СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Физико-химические основы действия поверхностно-активных веществ (ПАВ)

За последние годы у нас все шире применяются но­вые методы улучшения некоторых свойств цемента и бе­тона путем использования добавок органических веществ. Такое направление кажется, на первый взгляд, неожидан­ным, так как уже несколько десятилетий считалось, что многие органические соединения резко отрицательно влияют на твердение цемента.

Сущность поверхностных явлений, возникающих при процессах адсорбции, и особенности адсорбционных сло­ев заключаются в общих чертах в следующем. При про­цессах, в которых участвуют две соприкасающиеся фа­зы, огромное значение имеют свойства поверхности раз­дела — пограничного слоя, отделяющего одну фазу от другой. Число молекул на поверхностном слое какого - либо тела в сплошном куске ничтожно мало по сравне­нию с количеством молекул, содержащихся во всем объ­еме тела; поэтому поверхностные явления в таких случаях не играют большой роли. При значительном диспергировании тела число молекул, находящихся в поверхностном слое дисперсных частиц, возрастает. С уве­личением степени дисперсности поверхностные погранич­ные слои приобретают большее значение, чем внутрен­ние. Этим объясняется тот факт, что поверхностные яв­ления в наибольшей степени проявляются в коллоидно- дисперсных системах, обусловливая их особые свойства.

Было установлено, что поверхность, отделяющая од­ну фазу системы от другой и называемая поверхностью раздела, обладает особым запасом поверхностной энер­гии, чем отличается по своим физико-химическим свой­ствам от внутренних частей обеих фаз. Образование этой поверхностной (свободной) энергии объясняют следующим. Каждая молекула, находящаяся внутри фазы, окружена себе подобными, благодаря чему сило­вое поле такой молекулы симметрично насыщено. У мо­лекул же, находящихся на поверхности, часть силового поля находится вне фазы, вследствие чего оно является ненасыщенным; связь этой молекулы с другими — асим­метричная. Ненасыщениость силового поля и является источником свободной (избыточной) энергии поверхно­сти. Экспериментально определяется также удельная поверхностная свободная энергия, называемая поверх­ностным натяжением жидкости на границе с другой фа­зой,— обычно с насыщенным паром этой жидкости.

Существенное значение в процессах, происходящих на границе двух фаз, одна из которых является жид­костью, имеет полярность, которая, по П. А. Ребиидсру, называется «мерой напряженности межмолекулярных сил, действующих в данной фазе». Степень полярности жидкости может определяться ее диэлектрической по­стоянной, внутренним давлением, поверхностным натя­жением на границе с какой-либо постоянной средой и др. С увеличением полярности жидкость ассоциируется в еще большей степени. Неполярные жидкости, как, на­пример, некоторые углеводороды, вовсе неассоциирова - ны; они характеризуются наименьшими диэлектрической постоянной, внутренним давлением, поверхностным на­тяжением и т. д. Типичной полярной ассоциированной жидкостью считают воду.

Вещества, понижающие поверхностное натяжение, обычно положительно действуют в небольших концент­рациях и их называют поверхностно-активными (либо адсорбционно-активными) веществами. Поверхностно- активные вещества обладают сравнительно малым по­верхностным натяжением на границе с воздухом. Наи­более изучены из них соли высших жирных кислот (мы­ла), соли нафтеновых и сульфокислот, белковые веще­ства и др. [119]. Эти органические вещества содержат полярные группы (СООН, ОН) и неполярную углеводо­родную цепь. На границе раздела двух фаз, имеющих различную полярность, эти поверхностно-активные ве­щества ориентируются так, что полярная часть обраща­ется в сторону полярной фазы — воды, а неполярная углеводородная цепь — в сторону неполярной фазы — воздуха.

Существенное значение в этом случае имеет длина уг­леводородной цепи. При малых ее размерах силы при­тяжения полярной цепи не уравновешиваются неполяр­ной частью углеводородной цепи и полярная часть пол­ностью растворяется в воде. С увеличением длины углеводородной цепи (неполярыой части) растворимость в воде уменьшается, так как из-за своей неполярности углеводородная цепь не имеет никакого сродства к воде. Такое расположение адсорбированных молекул в по­верхностном слое уменьшает асимметричность силового поля, снижает его поверхностную (свободную энергию). В результате происходит адсорбция, и поверхностное натяжение раствора уменьшается. Это является причи­ной образования только мопомолекулярного слоя адсор­бированных молекул, так как адсорбционные полярные молекулы, существенно уменьшая силовое пол« поверх­ностного слоя, делают практически невозможным даль­нейшее энергичное их притяжение.

Таким образом, адсорбционные (насыщенные) слои представляют собой ориентированные полярные молеку­лы и обладают пониженным поверхностным натяжени­ем. Слои эти характеризуются определенной поверхно­стной прочностью. Наибольшей поверхностной прочно­стью обладают пленки защитных коллоидов и полукол­лоидов, а также поверхностно-активных веществ с высокой молекулярной массой, находящихся в растворе в виде молекул и ионов. От поверхностной прочности адсорбционных пленок зависит главным об­разом их защитное и стабилизирующее действие. Оно предотвращает коагуляцию частиц дисперсной фазы твердого вещества в концентрированной суспензии или, что то же самое, вызывает пептизацию коагуляционных структур, естественно образующихся в таких суспензи­ях за счет сцепления частиц между собой

Молекулярная природа в этом случае хорошо харак­теризуется отношением к смачиваемости, в зависимо­сти от характера которой тела разделяются на гидро­фильные— избирательно смачиваемые водой и гидро­фобные— избирательно смачиваемые не водой, а угле­водородными соединениями, такие, как бензол, керосин и т. п. Гидрофильными являются, главным образом, кон­центраты сульфитно-дрожжевой бражки; гидрофобны­ми—мылонафт, асидол-мылонафт, олеиновая кислота и др. Эти органические вещества, специально добавляемые к цементам, улучшают его некоторые строительно-техни­ческие свойства. Использование указанных добавок ПАВ позволило организовать производство двух новых видов цемента — пластифицированного и гидрофобного.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

цементная промышленность

Советская цементная промышленность по объему производства цемента занимает с' 1962 г. первое место в мире. Выпуск цемента в СССР в 1982 г. составил 125 млн. т, а в США — …

ФОСФАТНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

В последние годы советские ученые М. М. Сычев, Н. Ф. Федоров, Л. Г. Судакас, Д. И. Чемоданов разрабатывают область науки о новых видах вяжущих, представляющих собой композиции из по­рошков металлов, …

КИСЛОТОУПОРНЫЙ КВАРЦЕВЫЙ КРЕМНЕФТОРИСТЫЙ ЦЕМЕНТ И ЕГО РАЗНОВИДНОСТИ

' Современные строительные цементы, состоящие из силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция растворяются в кислотах, и поэтому их нельзя применять в условиях кислотной агрессии. В хи­мической промышленности для связи (склеивания) штучных …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.