Структура и свойства наномодифицированного цементного камня

• Автор: Староверов, Вадим Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Г лава 1. Состояние вопроса, цель и задача исследований

1.1. Роль воды в процессе структурообразования цементного камня

1.1.1. Структура и свойства воды

1.1.2. Состояние воды в цементном камне

1.1.3. Механизм гидратации портландцемента

1Л .4. Структура и свойства цементною камня

1.2. Способы активации воды затворен и я цементных систем, их дос

тоинства и недостатки

1.2.1. Физическое модифицирование

1.2.2. Химическое модифицирование
1.3. Углеродные наночастицы
Выводы по главе 1
Глава 2. Применяемые материалы и методики исследований
2.1. Вид и характеристика применяемых материалов
2.2. Методы исследований
2.2.1. Методы исследований свойств воды и цементноводной сус пензии
2.2.2. Методы исследований свойств цементного теста и камня
2.2.3. Методы исследований свойств бетонной смеси и бетона
2.2.4. Методика определения водопоглощения при капиллярном под сосс образцов цементного камня размером xx0 мм
2.2.5. Определение пористости цементного камня по кинетике водо поглощения
2.3. Инструментальная база
2.4. Планирование эксперимента
Г лава 3. Влияние наномодифицированной воды затворения на струк
туру и свойства цементного камня
3.1. Изучение влияния углеродных фуллероидных кластеров на структуру и свойства воды затворения
3.2. Исследования цементноводной суспензии, изготовленной на модифицированной воде затворения
3.3. Исследования свойств наномодифицированного цементного тес та
3.4. Особенности структуры наномодифицированного цементного камня
3.5. Физикомеханические характеристики наномодифицированного 7 цементного камня
3.6. Определение оптимальных параметров наноструктурного моди 5 фицирования цементного камня
Выводы по главе 3
Г лава 4. Исследование свойств наномодифицированных бетонных
смесей и бетонов
4.1. Влияние наномодифицированной воды затворения на свойства 6 бетонных смесей
4.2. Влияние наномодифицированной воды затворения на свойства 2 бетона
4.3. Промышленное внедрение и определение экономической эффек 5 тивности применения наномодифицированных бетонов
Выводы по главе 4
Общие вы воды
Список литературы


Возникновение водородной связи в молекуле воды объясняется свойством атома водорода взаимодействовать с сильно электроотрицательным элементом - с кислородом другой молекулы. Такая особенность водородного атома обусловливается тем, что, отдавая свой единственный электрон на образование ковалентной связи с кислородом, он остается в виде ядра очень малого размера, почти лишенного электронной оболочки. Поэтому он не испытывает отталкивания от электронной оболочки кислорода другой молекулы воды, а, наоборот, притягивается и может вступить с ней во взаимодействие. Рис. Рис. Помимо электростатического взаимодействия для образования водородной связи необходимо также сочетание поляризационных эффектов, сил отталкивания и Ван-дер-ваальсовых сил, играющих важную роль в определении ее полной энергии [, , , 2]. Ниже рассматриваются особенности структуры воды исходя из предпосылок существования водородных связей, которые хотя и слабее межмоле-кулярных связей, но способны образовать метастабильную систему. Основы современных представлений о структуре воды были заложены исследованиями Дж. Бернала и Р. Фаулера, которые раскрывали механизм пространственной тетраэдрической конфигурации ее молекул в жидком состоянии. Дж. Бернала и Р. Фаулера, а также О. Я. Самойлов придерживались мнения, что главная особенность структуры воды — ее ажурность []. Это дает возможность одним молекулам находиться в узлах каркаса, другие же размещаются в его пустотах. Немаловажную роль шрает и характерное для диполей молекулы Н распределение зарядов. Изучение аномальных свойств воды показывает, что она совершенно отлична от таких близких к ней веществ, как гидриды (ГЬБ, Н2Бе, Н2Те, Н2Ро и др. Многие из них при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии и не обладают плотной упаковкой частиц. В отличие от них вода является жидкостью с пространственным каркасом благодаря наличию разветвленной сети водородных связей. В связи с тем, что жидкость занимает промежуточное положение между газом и твердым телом, поэтому и формируются соответствующие подходы к изучению структуры воды. С одной стороны вода может рассматриваться как плотноупакованный газ, с другой стороны - как размытый тепловым движением молекул кристалл. Одна из них включает теории, в которых предполагается некоторая идентичность жидкой фазы с правильной кристаллической решеткой твердого тела [, ]. Такие теории могут бы ть определены как теории кристаллоподобного строения жидкостей. Весьма плодотворным шагом при решении различных вопросов теории жидкого состояния является разработка однородно-континуальной модели. Некоторые авторы полагают, что нет оснований разделять многоструктурную и однородную модели, поскольку рассматривается в целом неоднородность сетки водородных связей в континуальной модели и, следовательно, можно говорить о различных энергетических состояниях молекул воды Н [3]. Однородные модели довольно точно обосновываются с физической точки зрения, подтверждаются многими экспериментальными исследованиями, согласуются с результатами численного моделирования структуры жидкой воды методами Монте-Карло и молекулярной динамики. Однако расчеты различных свойств воды и растворов с помощью однородных моделей не всегда удается осуществить корректно [1. Все предложенные в настоящее время модели жидкой воды можно разделить на пять групп: однородно-континуальные модели, двухструктурные модели, модели с заполнением пустот, кластерные модели и модели ассоциа-тов. Такое разделение по мнению ряда ученых [5, 6, условно, поскольку взаимосвязь отдельных трупп настолько тесная, что провести четкую грань между ними практически не удается. В основу того или иного разделения, по мнению отдельных авторов [2], можно положить три принципиально различные исходные гипотезы, которые определяются наличием раздельных структур, заполнением пустот в каркасе и существованием кооперативного характера водородных связей. Важный вклад в изучение структуры воды сделал в г. О. Я Самойлов, выдвинувший идею заполнения пустот свободными молекулами Н?