Прогнозирование физико-механических характеристик бетонов с учетом донорно-акцепторных свойств поверхности наполнителей и заполнителей

• Автор: Шангина, Нина Николаевна
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 387 с. : ил.

1. Физикохимические основы управления свойствами бетонов с учетом природы заполнителей и наполнителей

1.1 Роль заполнителей бетонов и микронаполнителей

вяжущих .

1.1.1 Поверхность раздела заполнитель цементный

камень

1.2 Проблемы прогнозирования активности твердых

веществ

1.4 Постановка задачи исследования

2. Исследование поверхности твердых фаз.

2.1 Методы исследования природы поверхности

высоко дисперсных тел

2.1.1 Общие представления о природе поверхности
оксидных и углеродсодержащих материалов
2.1.2 Химические и электрохимические
методы исследования поверхности
2.2 Исследование поверхности твердых фаз в
бетонной системе.
2.3 Распределение центров адсорбции поверхности наполнителей н заполнителей бетона .
2.3.1 Метод исследования поверхности
2.3.2 Исследуемые вещества
2.3.3 Удельная поверхность
2.3.4 Донорноакцепторные свойства поверхности исследованных минеральных веществ
3. Влияние поверхности твердых фаз на структурообразование водоцементной системы.
3.1 Факторы, влияющие на образование гидратной
оболочки наполнителей .
3.2 Исследование кинетики тепловыделения при
смачивании наполнителей
3.2.1 Корреляция между теплотой смачивания
и распределением центров адсорбции.
3.3 Влияние наполнителей на реологические
свойства смесей.
3.3.1 Нормальная густота цементного теста
3.3.2 Зависимость нормальной густоты от
показателя активности поверхности.
3.4 Пластическая прочность цементного теста
Выводы
4. Влияние природы поверхности наполнителей и заполнителей на гндратационную активность цемента в бетонной смеси и прочность бетона.
4.1 Влияние модельных веществ на прочность бетона и продукты гидратации цемента.
4.2 Влияние РЦА поверхности наполнителей на прочность мелкозернистого бетона
4.2.1. Прочность мелкозернистого бетона, наполненного дисперсными минеральными веществами
4.2.2. Влияние химически модифицированной поверхности кремнезма на свойства мелкозернистого бетона
4.3 Влияние донорноакцепторных свойств поверхности на кинетику тепловыделения при гидрагации цемента
Выводы.
5. Влияние поверхности наполнителей на структуру цементного камня и бетона.
5.1 Исследование микроструктуры наполненного
цементного камня и бетона.
5.2 Поры размером от до 0 мкм.
5.3 Роль структуры камня в синтезе свойств бетона
5.4 Влияние донорноакцепторных свойств поверхности наполнителей на способность пор к оводнению
5.5 Влияние донорноакцепторных свойств поверхности наполнителей на морозостойкость мелкозернистого бетона
5.6 Влияние наполнителей на теплопроводность
цементного камня
Выводы.
6. Использование труднорастворимых фаз с прогнозируемыми свойствами поверхности для управления свойствами бетона
6.1 Использование пористых минеральных добавок с прогнозируемыми свойствами поверхности для
повышения морозостойкости бетона.
6.1.1 Критерии получения бетонов высокой
морозостойкости.
6.1.2 Применение минеральных дисперсных пористых материалов для повышения морозостойкости материала
6.1.3 Использование дисперсных частиц шлаковой пемзы
для повышения морозостойкости бетона.
6.2 Использование твердых минеральных добавок при
проектировании теплозащитных бетонов.
6.2.1 Подбор состава облегченного конструкционного бетона на шлаковой пемзе и специальном теплозащитном
вяжущем
6.2.2 Использование твердых веществ с высокими
акцепторными свойствами поверхности для улучшения
механических характеристик неавтоклавного газобетона
6.3 Коррозия стали в бетоне с минеральными наполнителями
6.4 Использование углеродсодержащих наполнителей
при получении электропроводных бетонов
6.4.1 Исследование донорноакцепторных свойств
поверхности углеродсодержащих наполнителей
6.4.2 Исследование прочности и электросопротивления композиционных цементов.
6.4.3 Конструкция электролюминесцентного источника
света на основе электропроводного бетона
Выводы.
Общие выводы
Список литературы


Современные представления о механизме гидратации цемента уделяют большое внимание и топохимическим реакциям. Так, методом ПЭМ высокого напряжения показано, что при высоких разбавлениях слой геля как мембрана образуется на поверхности зерен вскоре после затворения 6, 7. Средний период гидратации сопровождается сильным тепловыделением и характеризуется быстрым образованием СБН и СН. Установлено, что невысушенный СЯН имеет пленчатое строение, напоминающее фольгу 8, а при высушивании он переходит в волокна, в которых много свободного пространства, или имеет сотовидную либо сетчатую структуру. С уменьшением проницаемости оболочек С8П начинает располагаться на их внутренних поверхностях, и его поверхность увеличивается внутри быстрее, чем сокращается поверхность ал ига. После того, как зазоры между оболочками и поверхностью зерна заполнились, реакция идет медленно и, в отличие от более ранних стадий, протекает по топохимическому механизму . Прочность дисперсной структуры и ее нарастание во времени достигается регулированием степени и длительности различных стадий гидратации, а также составом и морфологией образовавшихся при гидратации продуктов. Математическое описание процессов гидратации и фазообразования на основании общих законов образования зародышей твердой фазы из пересыщенного раствора, законов роста кристаллов и возникновения коагуляционных структур выполнено А. Ф.Полаком 9, 0, 1. Развивая представления Фольмера о кинетике образования двухмерных зародышей на поверхности и трехмерных в объеме, А. Ф.Полак получил ряд уравнений, описывающих процессы твердения вяжущих. Им установлено, что образование кристаллизационных контактов возможно только в том случае, если частицы сблизились на расстояние не более толщины удвоенного подвижного слоя из молекул гидрата. М.М. Сычев считает возможным наличие плавного перехода от коагуляционных контактов в кристаллизационные при протекании тоиохимических реакций 4. И.П. Выродов отмечает, что процессы коагуляции в цементных растворах при обычных условиях весьма слабо сказываются на процессах гидратационного твердения вяжущих 2 и относит механизм гидратации вяжущих к топохимической схеме, характеризующейся образованием слоев, замедляющих процесс гидратации и разрушаемых вследствие конверсии новообразований или под действием внутренних механических напряжений физикохимического происхождения. А.Ф. Шуровым введено понятие реакционной поверхности раздела, состояния в дисперсной системе. Показано, что процесс твердения различных вяжущих веществ не может быть описан одной общей моделью. Обнаружено и изучено экспериментально явление гидроотсоса, обусловленное дефектной структурой зерна 3. Реакции, происходящие при твердении цемента, предлагается рассматривать как реакции кислотноосновного взаимодействия 4, что позволил разработать новые виды цемента. Процессы кислотноосновного взаимодействия при гидратации цемента исследованы также в работах 5, 6, 7. Так, В. В.Капрановым рассмотрен механизм элементарных процессов, заключающийся в следующем Наличие на поверхности зерна цемента, хотя и электронейтрального в целом, ионов с зарядом различного знака обусловливает поляризацию ближайших монослоев воды и снижение их диэлектрической постоянной до величин, меньших диэлектрической постоянной кристалла, что приводит к появлению энергии притяжения между частицами жидкой фазы и кристаллом. Молекулы воды, ионы ЬГ и ОН адсорбируются на поверхности, в результате химического взаимодействия происходит изменение в электронных оболочках частиц вплоть до электронных переходов. При этом выделяется значительное количество энергии, достаточное для отрыва образовавшихся частиц кристалла. Под влиянием избытка выделившейся энергии гидрат перемещается в объем жидкой фазы, где он может сохраняться или, в свою очередь, диссоциировать. При достижении определенной концентрации ионов в растворе, когда энергия взаимодействия противоположно заряженных ионов превысит энергию межмолекулярной связи в структуре воды, они будут соединяться, образуя зародыши кристаллов.