Совершенствование технологии бетона

Теоретические основы усиления контактных взаимодействий компонентов бетонных смесей

Искусственные композиционные строительные материалы (КСМ) - это гетерогенные системы с развитой поверхностью раздела фаз. Прочность и долговечность таких систем определяются величиной реализованной межфазной энергии взаимодействующих структурных компонентов. Максимальная устойчивость достигается в том случае, когда энергетические потенциалы, присущие каждому структурному компоненту системы, полностью затрачены на образование межфазных связей, при этом они взаимно компенсируются. Именно в такой ситуации материал обладает оптимальным набором свойств.

Анализ механизмов контактных взаимодействий между компонентами КСМ позволяет наметить некоторые пути активации дисперсных минеральных заполнителей. Согласно данным В.И. Соломатова наиболее эффективным способом активации заполнителей за счет увеличения поверхностной энергии является механохимическая обработка материала, достигаемая дроблением, измельчением и поверхностным истиранием («обдиром») твердофазных компонентов КСМ (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Методы активации кварцевых заполнителей и их влияние на механические свойства цементных КСМ

Методы активации

Количество наполнителя от массы цемента, %

Рост

прочности КСМ, %

Механохимические методы

Помол заполнителя

10...30

120...130

Помол заполнителя с созданием защитных («буферных») пленок

25...35

125...140

Физико-химические методы

Гидродинамическая обработка с известьсодержащим компонентом

30... 40

150...170

Химические методы

Обработка растворами сильных кислот

10...25

150...165

Как видно из таблицы, использованные методы активации показали свою высокую эффективность для КСМ на цементном связующем.

Соломатов В.Н. Элементы общей теории композиционных материалов / В.Н. Соломатов // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1980. №8. С. 61-70.

Повышенное энергетическое состояние вновь образуемых поверхностей измельченного или «ободранного» кварцевого песка объясняется наличием большого количества ненасыщенных валентных связей. При этом существенную роль играет эффект повышения поверхностной активности кварцевого заполнителя или наполнителя за счет поверхностной амор- физации; толщина аморфизированного слоя измельченного кварца изменяется от 15-1СГ9 до 4-10-8 м. При «сиюминутном» использовании дисперсных активизированных кварцевых материалов следует учитывать, что их химически активная поверхность быстро дезактивируется в результате погашения ненасыщенных химических связей компонентами, содержащимися в воздухе, а также вследствие компенсации образующихся в процессе измельчения или «обдира» электрических зарядов. Поэтому можно сделать важный практический вывод: вновь образуемые энергетически активные поверхности минеральных компонентов следует сразу же «гасить» связующим в процессе их измельчения или «обдира».

Для реализации сделанного вывода необходимо осуществить две операции: вначале активировать минеральную подложку, т.е. «насытить» ее нескомпенсированными химическими связями, затем сразу же «закрыть» их связующим (желательно также активированным), хорошо смачивающим активную поверхность минеральных частиц.

Приобретение минеральными частицами заряда в электрическом поле может быть осуществлено тремя путями: контактной зарядкой на электроде, объемной зарядкой во взвешенном состоянии с помощью коронного разряда и трибозарядкой частиц (т.е. за счет трения при контакте с другими частицами). Причем трибоэлектризация может происходить и в процессе измельчения в результате флуктуации некоторого числа ионов при дроблении.

Интенсификацию адгезионной способности минеральных компонентов КСМ можно осуществлять за счет увеличения их свободной поверхностной энергии путем воздействия различными методами (см. табл. 3.1).

Таким образом, теоретические предпосылки и результаты проведенных исследований подтверждают эффективность активации твердо- и жидкофазных компонентов, что позволяет разрабатывать технологические процессы направленного регулирования структуры и свойств строительных материалов на цементном связующем для увеличения их прочности и долговечности.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >