Влияние дефектности строения твердых растворов трехкальциевого силиката на их гидратационную активность и прочность затвердевшего камня

• Автор: Акимов, В. Г.
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1980
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 267 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Строение твердых растворов трехкальциевого силиката .

1.2. Дефектность кристаллической решетки трехкальциевого силиката и его твердых растворов

1.3. Современные представления о механизме гидратации трехкальциевого силиката.

1.4. Выводы.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Синтез твердых растворов трехкальциевого

силиката.
2.2. Методы исследования особенностей строения твердых растворов трехкальциевого силиката и
физикохимических процессов, происходящих при
их гидратации и твердении .
Глава 3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ТРЕХКАЛЬЦИЕВОГО
СИЛИКАТА.
3.1. Исследование состояния кремнийкиелородных радикалов БсО и МеОсвязей.
3.2. Влияние модифицирующих добавок на температуру полиморфных превращений минералов при нагревании .
3.3. Влияние модифицирующих добавок на полиморфизм твердых растворов трехкальциевого силиката .
3.4. Выводы.
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФЕКТНОСТИ СТРОЕНИЯ ТВЕРДЫХ
РАСТВОРОВ ТРЕХКАЛЬЦИЕВОГО СИЛИКАТА.
4 4.1. Парамагнитные центры
4.2. Свободные носители заряда
4.3. Дислокации .
стр.
ф 4.4. Выводы
Глава 5. ВЛИЯНИЕ ЬЮДИфИЦИРУВДИХ ДСБАВОК НА КИНЕТИКУ ГИДРАТАЦИИ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ТРЕХКАЛЬЦИЕВОЮ СИЛИКАТА
5.1. Влияние модифицирующих добавок на скорость тепловыделения при гидратации твердых растворов трехкальциевого силиката.
5.2. Влияние модифицирующих добавок на степень гидратаций минералов.
5.3. Влияние модифицирующих добавок на подвижность молекул воды при гидратации твердых растворов трехкальциевого силиката
5.4. Выводы
Глава 6. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ТьЕРДЫХ РАЗБОРОВ
ТРЕХКАЛЬЩЕВСГО СИЛИКАТА.
Ф 6.1. Взаимосвязь дефектности строения и реакционной способности минералов .
6.2. Некоторые представления о механизме гидратации трехкальциевого силиката и его твердых растворов
Глава 7. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ТВЕРДЕНИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ
ТРЕХКАЛЬЩЕВСГО СИЛИКАТА.
Глава 8. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Большое количество исследований, направленных на изучение процесса гидратации , позволяет с достаточной достоверностью говорить о механизме его гидратации на более поздних стадиях с момента затвореяия, однако модель начального взаимодействия минерала с водой все еще не адекватна для понимания. Существует несколько теорий гидратации, которые пытаются объяснить явления на начальных стадиях. Они отличаются между собой в оценке явлений при растворении минерала, наступления индукционного периода, состава продуктов гидратации и классифицируются как теория гидратных оболочек /,-/, теория зародышей /-/, теория дефектов /-,5/ и теория осмотического давления /-/. Следует отметить, что на отдельных этапах гидратации С могут протекать сквозьрастворный и топохимический процессы или параллельно или последовательно, причем в разные периоды один из них будет определяющим //. Первый период гидратации начинается мгновенно после затворения Сз? Процесс сопровождается энергичным выделением тепла, что свидетельствует о высокой скорости протекания реакции. По мнению некоторых исследователей (,,0/ растворение С* Б происходит конгруэнтно с сохранением соотношения С/Ь в жидкой фазе, равного 3. Поскольку жидкая фаза пересыщается по отношению к Со(0Я)г, то возможна также гетеролитическая диссоциация С адсорбированной водой /,1/. На поверхности частиц минерала образуется тонкая пленка из геля состава С/2/, богатого известью. Однако, при помощи методов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии /3-5/ и высокоразрешающей электронной микроскопии // было установлено, что поверхность частиц С3$ при гидратации является местом непрерывного ионного обмена между жидкостью и твердым телом. Происходит осаждение первичного гидрата с соотношением С /Ь< 3 , который постепенно переходит в гидрат с соотношением С/Ь~ 2 после I минуты с момента затворения. Следовательно, растворение С3Б происходит инконгруэнтно. Второй период начинается через 6- минут после начала затво-рения и характеризуется резким замедлением скорости гидратации Сз$, которая, однако, прекращается не полностью. Индукционный период про должается 2-6 часов. Происходит изменение механизма реакции: мгновенная поверхностная реакция сменяется гетерогенно-диффузионным про цессом массообмена через образовавшуюся оболочку из гидратов //. Причинами замедления скорости гидратации, как полагают, является проникновение молекул воды и ионов Н+ и 0Н~ внутрь зерна С3$ , структура которого отличается от аморфизированных поверхностных слоев //, а также достижения определенной толщины пленки гидратов на поверхности частиц исходной фазы /,/. СН. Первоначально возникающий гидросиликат кальция является неустойчивым в результате сильного искажения октаэдров внедрившимся кремнием. Несоответствия вершин тетраэдров и портлая-дитовых блоков создают условия, благоприятные для топотактических перескоков атомов Si из одних тетраэдров в другие через ребра 0-0 /6-9/, что, видимо, справедливо для первичного гидрата с соотношением С /5 I равным 3, а также при С /$* 3. Происходит объединение St -ортотетраэдров в диортогруппы, волластонитовые цепочки и ксонотлитовые ленты. При этом некоторые блоки из Cd -полиэдров, не связанные с S«0* -тетраэдрами, разрушаются с выделением СлО из первичной фазы, в результате происходит понижение основности гидросиликатов и появление вторичного гидросиликата кальция состава (0,8-1,5) CoO'SiOz * п НгО . При достижении этими кристаллами определенных размеров энергия поверхностного натяжения пленки падает и она разрушается //. По мнению /-/ разрушение гидратной пленки связано с возросшим осмотическим давлением в результате образ о-вания полупроницаемой мембраны из гидратов С * S - И . После разрушения пленки реакция гидратации ускоряется, а ее скорость вновь лимитируется скоростью взаимодействия воды и минерала. В дальнейшем вторичный гидрат взаимодействует с гидратом окиси кальция в растворе с образованием третичного гидросиликата кальция состава (1,5-2) CaO '$г • п Н . С3$ , формируется и постепенно уплотняется оболочка, которая приводит к постепенному снижению скорости гидратации (четвертая стадия).