ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Способы модификации цементного камня

Поверхности твердых тел обладают некоторыми некомпенсированными молекулярными силами. При соприкосновении их с водой эти силы способны проявить себя. Молекулы воды, обладающие значительным дипольным момен­том, в зоне этих силовых полей ориентируются определенным образом, упо­рядочиваются и уплотняются. Создается местная концентрация молекул воды вблизи поверхности твердого тела - адсорбция.

Все явления молекулярного порядка обладают просто гигантскими прояв­лениями. И адсорбционные здесь не исключение: пленки адсорбированной воды хоть и очень тонки, порядка 0,09 микрона, тем не менее молекулярные силы на­столько видоизменяют саму физическую сущность воды, что ее уже следует рас­сматривать не как жидкость, а как твердое тело.

С удалением от твердой поверхности воздействие молекулярных сил умень­шается. Но вследствие полярности молекул воды формируются ориентирован­ные цепочки в несколько десятков или сотен молекул, уходящие в глубь жидкой фазы. Длина цепочек зависит как от свойств поверхности твердого 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 пленку даже трудно себе предста­вить, для составляющих ее молекул это огромные расстояния. По мере удаления от поверхности твердого тела на все последующие слои молекул воды адсорбци­онные эффекты оказывают все меньшее влияние, вплоть до их полного прекра­щения, 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 адсорбционных (и хемсорбционных) сил, выраженное через элек­трокинетический потенциал взаимодействующих молекул, и называют £ (дзэ - та) потенциалом. Он оказывает большое влияние на устойчивость коллоидных систем (гидратирующий цемент - типичный представитель таких систем).

Не хочется утомлять читателя излишними научными подробностями, но обойти такую важную характеристику, как дзэта-потенциал, не то что не могу - не имею права. Здесь «или-или». Или вы еще раз перечитаете пару предыдущих абзацев и хотя бы в общем представлении уясните суть явления, или качествен­ного пенобетона вам не удастся сделать никогда.

Абсолютное же значение дзэта-потенциала и его знак зависят от приро­ды твердого вещества и свойств жидкости, его окружающей. Зерна цемента в воде адсорбируют ионы Са++, и их поверхность приобретает положительный дзэта-потенциал (£=+11 мв). При большом В/Ц величина и знак дзэта-потен - циала особой роли не играет - частицы цемента достаточно разобщены водой и находятся на таком расстоянии друг от друга, что их флокуляция (сбивание в сгустки) еще не инициируется электрическими силами. Для получения каче­ственного и прочного цементного камня В/Ц нужно обязательно понижать (см. предыдущее повествование). Уменьшая количество воды в системе, мы тем самым сближаем частички цемента. На определенном этапе они настолько сблизятся, что их разноименно заряженные фрагменты начнут притягиваться друг к другу - 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 ее прочность. Снижая количество воды, получаем потенциально прочную, но жест­кую и малоподвижную смесь, которую просто невозможно использовать в деле.

Для увеличения подвижности бетонной смеси при малом В/Ц необходимо каким-либо образом уменьшить флокулообразующие силы. А если это не удаст­ся в полной мере, то постараться образовавшиеся флокулы-сгустки хотя бы раз­дробить. А еще лучше совместить оба этих процесса.

Для механического разобщения флокул используют высокоскоростное пе­ремешивание, вибрирование, электрогидравлические эффекты и т. д.

(Описываемый далее «цепной активатор», собственно говоря, этим и зани­мается. Он, по большому счету, ничего не активирует, просто дробит 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 - направленно управлять величиной электрических сил, участвующих в процессе. Самое простое решение - введение в бетон инерт­ных заполнителей ультрамелкой (менее 10 микрон) размерности с дзэта-потен - циалом отличным от нуля - зола-унос прекрасно для этого подходит.

Другой способ - 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, 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 вибровспу - ченных пеногазозолобетонов).

И третий, наиболее эффективный способ - использование специальных по­верхностно активных веществ (ПАВ), представляющих собой химические сое­динения коллоидной размерности, имеющие полярное строение. Адсорбируясь на частицах цемента, они способствуют созданию на их поверхности одноимен­ного электрического заряда, выражающегося в изменении электрокинетическо­го дзэта-потенциала. Это содействует дефлокуляции (пептизации) цементных частиц и их стабилизации в цементном тесте за счет действия электрических сил отталкивания (стерический эффект). Чем сильнее меняется дзэта-потенци - ал, тем выраженнее эффекты диспергации цементных частиц.