Оптимизация технологического регламента изготовления пенобетонов
Способы модификации цементного камня
Поверхности твёрдых тел обладают некоторыми некомпенсированными молекулярными силами. При соприкосновении твёрдого тела с водой, эти силы способны проявить себя. Молекулы воды, обладающие значительным дипольным моментом, в зоне этих силовых полей ориентируются определённым образом, упорядочиваются и уплотняются. Создаётся местная концентрация молекул воды вблизи поверхности твёрдого тела Ц адсорбция.
Все явления молекулярного порядка, обладают просто гигантскими проявлениями. И адсорбционные здесь не исключение Ц плёнки адсорбированной воды хоть и очень тонки, порядка 0.09 микрона, тем не менее, в результате проявления этих молекулярных сил, настолько видоизменяют саму физическую сущность воды, что её еже следует рассматривать не как жидкость, а как твёрдое тело.
С удалением от твёрдой поверхности воздействие молекулярных сил уменьшается. Но вследствие полярности молекул воды, формируются ориентированные цепочки в несколько десятков или сотен молекул, уходящих вглубь жидкой фазы. Длина таких цепочек зависит как от свойств поверхности твёрдого тела, так и от химических процессов сопровождающих гидратацию цемента и насыщающих жидкую фазу ионами веществ, составляющих цемент. Толщина слоя такой ориентированной воды, во многих отношениях потерявшей свойства обычной жидкости, составляет до 0.15 микрона.
Хотя в обычном понимании столь тонкую плёнку даже трудно себе представить, для молекул, её составляющих, это огромаднейшие расстояния. По мере удаления от поверхности твёрдого тела, на все последующие слои молекул воды адсорбционные эффекты оказывают все меньшее влияние. Вплоть до их полного прекращения Ц и тогда вода опять становится жидкостью, в традиционном понимании.
Но наиболее сильно адгезионные силы проявляются между первыми двумя слоями молекул воды, наиболее близкими к поверхности твердого тела. Проявление именно этих адсорбционных (и хемсорбционных) сил выраженное через электрокинетический потенциал взаимодействующих молекул и называют ξ (дзэта) потенциалом. Он оказывает большое влияние на устойчивость коллоидных систем (гидратирующий цемент Ц типичный представитель таких систем).
Не хочется утомлять читателя излишними научными подробностями, но обойти такую важную характеристику, как дзэта-потенциал, не то, что не могу Ц не имею права. Здесь Уили-илиФ. Или Вы еще раз перечитаете пару предыдущих абзацев, и, хотя бы в общем представлении, уясните суть явления, или Е. или качественного пенобетона Вам не удастся сделать никогда. К тому же сама возможность, при удобном случае, оттенить светскую беседу академической терминологией весьма положительно скажется на Вашем имидже. В любом случае, пока жена переваривает загадочное: УМой дзэта-потенциал на сегодня ограничен Ц вот допью пиво и баинькиФ, обычно успеваешь выпить не одну, а целых две!!! бутылки в абсолютной тишине.
Абсолютное же значение дзэта потенциала и его знак зависят от природы твёрдого вещества и от свойств жидкости, его окружающей. Зерна цемента в воде адсорбируют ионы Са++, и их поверхность приобретает положительный дзэта потенциал (ξ = +11 мв). При большом В/Ц величина и знак дзэта-потенциала особой роли не играет Ц частицы цемента достаточно разобщены водой, и находятся на таком расстоянии друг от друга, что их флокуляция (сбивание в сгустки) ещё не инициируется электрическими силами. Для получения качественного и прочного цементного камня В/Ц нужно обязательно понижать (см. предыдущую рассылку). Уменьшая количество воды в системе, мы тем самым, сближаем частички цемента. На определённом этапе они настолько сблизятся, что их разноимённо заряженные фрагменты уже начнут притягиваться друг к другу Ц происходит их коагуляция (флокуляция), которая в конечном итоге ведет к снижению подвижности бетонной смеси. Получается замкнутый круг. Увеличивая количество воды затворения - мы повышаем подвижность бетонной смеси, но снижаем её прочность. Снижая количество воды, получаем потенциально прочную, но жесткую и малоподвижную смесь, которую просто невозможно использовать в дело.
Для увеличения подвижности бетонной смеси при малом В/Ц необходимо флокулообразующие силы постараться каким либо образом уменьшить. А если это не удастся в полной мере, то постараться образовавшиеся флоккулы-сгустки хотя бы раздробить. А еще лучше совместить оба этих процесса.
Для механического разобщения флокул используют высокоскоростное перемешивание, вибрирование, электрогидравлические эффекты и т. д. (Описанный ранее в рассылке цепной активатор, собственно говоря, этим и занимается. Он, по большому счету, ничего не активирует. Ц Просто разбивает крупные флокулы, на более мелкие, и интенсифицирует их гидратацию. И, тем не менее, даже такое элементарно реализуемое технологическое мероприятие, способно принести ощутимый прирост прочности пенобетона и снижение его усадки).
Есть и другое решение Ц направленно управлять величиной электрических сил участвующих в процессе. Самое простое решение Ц введение в бетон инертных заполнителей ультрамелкой (менее 10 микрон) размерности с дзэта потенциалом отличным от нуля Ц зола-унос прекрасно для этого подходит.
Другой способ Ц насыщение цементного камня воздушными пузырьками. Они будут механически раздвигать зерна цемента, не допуская их опасного сближения на дистанцию досягаемости электрических сил. В приложении к пенобетонам, которые и так имеют воздушные поры, следует оговорить, что помимо крупных пузырьков, собственно и формирующих ячеистую структуры, весьма желательны еще и мелкие пузырьки. (Ранее этот аспект проблемы был рассмотрен в связи с двумодальной пористостью ячеистых бетонов, а натурно он реализован в технологии вибровспученных пенно-газо-золо-бетонов).
И третий способ, наиболее эффективный, использование специальных поверхностно активных веществ (ПАВ). Ёто химические соединения коллоидной размерности, имеющие полярное строение. Адсорбируясь на частицах цемента, они способствуют созданию на их поверхности одноимённого электрического заряда, выражающегося в изменении электрокинетического дзэта-потенциала. Ёто способствует дефлокуляции (пептизации) цементных частиц и их стабилизации в цементном тесте за счет действия электрических сил отталкивания (сферический эффект). Чем сильнее меняется дзэта-потенциал, тем выраженнее эффекты диспергации цементных частиц.
