Отвердевание материалов на основе вяжущих веществ / Разместить подать объявление

101751 Просмотр

Обсудить

НЕДВИЖИМОСТЬ | СТРОИТЕЛЬСТВО | РЕМОНТ

ПРОДВИЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТОВАРОВ УСЛУГ

ЧАСТНЫЕ БЕСПЛАТНЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

РАЗМЕСТИТЬ ПОДАТЬ ОБЪЯВЛЕНИЕ

Отвердевание материалов на основе вяжущих веществ

Отвердевание - сложный процесс перехода вяжущего вещества из жидкого или жидкообразного (вязкопластичного) состояния в твердое. Значительно реже отвердевание (точнее, омоноличивание) означает процесс перевода исходного высокодисперсного, порошкообразного вещества в состояние плотного, твердого монолита, минуя предварительный перевод порошка в жидкостное состояние. У безобжиговых конгломератов вяжущая часть обнаруживает признаки процесса отвердевания еще на стадии перемешивания смеси, когда возможно образование химических соединений или ассоциаций молекул, сопутствующих структурообразованию и отвердеванию на последующих этапах технологии. Процесс отвердевания интенсифицируется при формовании смесей и уплотнении изделий, однако лавинное развитие с постепенным затуханием он получает в период специальной обработки. У обжиговых конгломератов процесс отвердевания проходит, как правило, в укороченный период времени по сравнению с безобжиговыми, в основном при охлаждении изделий, отлитых или отформованных полностью или частично из расплава. Нередко образование отдельных структурных элементов и химических соединений наблюдается еще в расплаве, с переходом их в отвердевший сплав. Каждая разновидность неорганических и органических вяжущих веществ отвердевает под влиянием комплекса своих специфических факторов, Еще важнее, что все вяжущие вещества отвердевают под влиянием ряда общих факторов, что придает закономерный характер отвердеванию, позволяет управлять структурообразованием. В сложном процессе отвердевания вяжущих веществ можно выделить условно две стадии, характеризуемые прямо противоположными изменениями в отвердевающей системе: диспергирование — на первой стадии и конденсация — на второй. Теоретически вторая стадия во времени следует за первой, но практически нельзя провести четкой границы между пи-ми, так как многие явления, характерные для второй стадии, нередко сопутствуют первой, и наоборот. Обе стадии в какой-то мере как бы накладываются друг на друга, хотя и имеют ярко выраженные отличительные особенности. Первая стадия процесса отвердевания отличается массовым переводом твердого или твердообразного вещества в состояние высокой дисперсности с измельчением его до размеров молекул, атомов, ионов или более крупных — макромолекул, ассоциатов атомов, агрегатов и т. п. Основная цель такого диспергирования — перевод вяжущего вещества в наименее устойчивое, метастабильное и в то же время в наиболее энергетически активное состояние. Эти условия оказываются благоприятными для свободного движения частиц, с неизбежными тепловыми перемещениями их в окружающей среде, образованием при столкновениях новых, ранее отсутствовавших ассоциаций и агрегатов, химических соединений и фаз и других микроструктурных элементов. Новообразования возникают в них нередко столь быстро, что они уже появляются и накапливаются в системе на первой стадии массового диспергирования. Существуют различные способы диспергирования, но в отношении вяжущих веществ наиболее характерными оказываются: растворение в жидкой среде, расплавление при высокой температуре; механическое измельчение в жидкой среде твердых или твердообразных частиц вяжущего вещества. При всех этих способах перевод вяжущего в новое агрегатное (жидкое) состояние сопровождается расходом энергии от внешнего источника и частичным ее поглощением возникающей новой системой. Эта система становится более энергетически активной с возрастанием неуравновешенности ее состояния. Подобные высокодисперсные системы образуются в виде истинных и коллоидных растворов, суспензий, однородных и гетерогенных расплавов. В истинных (молекулярно-дисперсных) растворах частицы представлены атомами, ионами, молекулами растворенных или диссоциированных вяжущих веществ, к которым чаще всего относятся соли — электролиты и основания. Для истинных растворов наиболее типичным растворителем является вода (или водные растворы некоторых химических веществ), в которой частицы растворенного вещества распределены равномерно и составляют в момент полного растворения одну фазу, т. е. образуется гомогенная система. Растворимость твердых частиц в среде увеличивается с повышением температуры, а сам процесс растворения должен быть эндотермическим и сопровождаться поглощением энергии, что отмечалось выше. В реальных условиях, однако, при переходе некоторых вяжущих веществ в истинный раствор часто наблюдается энергетический эффект, выражающийся, например, в повышении температуры раствора. Это указывает на то, что в системе происходят не только агрегатные превращения, но и химическое взаимодействие вяжущих веществ с растворителем (водой). Повышение температуры вызывает увеличение беспорядочности теплового перемещения частиц раствора и способствует новому взаимодействию между самими диспергированными частицами, а также между последними и растворителем. Возникают новые соединения и фазы, которые хотя и появляются на первой стадии, но более типичны для второй стадии отвердевания. Коллоидные растворы (их чаще называют золями, а при наличии водной среды - гидрозолями) состоят из частиц с размерами до 2*10-7 м и представляют собой микрогетерогенные системы с огромной суммарной поверхностью частиц. Наличие такой поверхности служит границей раздела с растворителем и обусловливает развитие внутри системы адсорбционных процессов. Характерным для коллоидных растворов является взаимодействие их частиц с молекулами жидкой среды (например, с молекулами воды в гидрозолях). В процессе диспергирования вяжущего вещества до коллоидных размеров в жидкой среде на определенном этапе возможна коагуляция, которая более типична для второй стадии отвердевания. Явление коагуляции состоит в самопроизвольном укрупнении частиц в агрегаты, вследствие чего происходит некоторое наложение процессов первой стадии отвердевания на процессы второй стадии подобно тому как это наблюдается в истинных растворах. Суспензии относятся к более грубодисперсным взвесям, чем коллоидные растворы. В них твердая фаза — диспергированные частицы остаются в твердом состоянии в виде мелких кристалликов, а чаще — обломков кристаллических и аморфных веществ, практически нерастворимых или труднорастворимых в жидкой среде. Концентрированные суспензии обычно называют пастами или тестом. Твердая фаза суспензий может осаждаться в жидкой среде с тем большей скоростью, чем ниже концентрация суспензии, больше размеры частиц, ниже плотность и вязкость среды, выше температура. Явление осаждения твердой фазы известно под названием седиментации, которое может предотвращаться перемешиванием. Если твердые частицы представлены неоднородными агрегатами, то возможно их селективное (т. е. выборочное) растворение в среде с распадом агрегатов на составные мелкие части, которое сопровождается переходом их в молекулярно-дисперсное или коллоидное состояние и последующей диссоциацией молекул на ионы. Строение суспензии как дисперсной системы при этом становится более сложным, так как в ней кроме твердых нерастворимых появляются коллоидные и молекулярные дисперсные частицы, а также ионы распавшихся молекул. По мере измельчения частиц (чему способствуют обычно тепловые и другие внешние факторы) усиливается броуновское движение, возрастает число соударений частиц с образованием новых соединений, новых фаз и агрегатов, что в массовом количестве наблюдается, однако, уже на второй стадии отвердевания. Расплавы представляют собой жидкости, получаемые при высокотемпературном нагревании силикатов, алюмосиликатов, фосфатов или других исходных твердых веществ с переходом полного объема этих веществ или только наиболее легкоплавкой их части. Нагревание и плавление сырьевых продуктов связаны с термической диссоциацией молекулярных соединений, радикалов и других частиц твердого вещества на более простые и последующим взаимодействием их между собой с образованием новых фаз. На вязкость расплава влияют состав сырья и температура. С понижением вязкости расплав теряет первоначальную упорядоченность структуры и вместе с тем в нем ускоряется перемещение микрочастиц; расплав становится как бы высокотемпературным вяжущим веществом. При последующем повышении температуры в нем образуются новые, более устойчивые соединения, из которых формируется кристаллическая фаза, массовое возникновение и развитие которой относятся ко второй стадии отвердевания расплава. Таким образом, агрегатное изменение различных твердых веществ, претерпевших его в связи с переходом их в жидкое состояние (и возможным появлением газообразной фазы), отражает общий рост неупорядоченности расположения частиц в расплаве. Агрегатное изменение сопровождается повышением их свободной внутренней и поверхностной энергии и приводит к усилению внутренних процессов микроструктурообразования. Вторая стадия отвердевания — конденсация — является основной и характеризуется постепенным или ускоряющимся процессом перехода неуравновешенной системы в новое качественное состояние— твердый камневидный продукт с относительно стабильной и упорядоченной микроструктурой с частичным формированием в нем кристаллической фазы. По мере упорядочения структуры с укрупнением микрочастиц до макроскопического размера уменьшается свободная энергия систем. При стабильном кристаллическом состоянии отвердевшего вещества она становится минимальной, оставаясь более значительной в аморфном веществе. Но стремление систем к минимуму сохранившейся в них свободной энергии за счет перехода в кристаллическое состояние не всегда остается реализованным в реальных условиях. упорядоченной микроструктурой с частичным формированием в нем кристаллической фазы. По мере упорядочения структуры с укрупнением микрочастиц до макроскопического размера уменьшается свободная энергия систем. При стабильном кристаллическом состоянии отвердевшего вещества она становится минимальной, оставаясь более значительной в аморфном веществе. Но стремление систем к минимуму сохранившейся в них свободной энергии за счет перехода в кристаллическое состояние не всегда остается реализованным в реальных условиях. Система «чистой» среды. Ближе всего к полной кристаллизации находятся системы с «чистой» средой, в которой не произошло каких-либо растворений твердой фазы. Типичным представителем таких систем является вода или водная суспензия, состоящая из полностью нерастворимых в ней твердых частиц. Отвердевание такой системы происходит при понижении температуры. При этом вода скачкообразно превращается в кристаллы льда, а вместе с инертным твердым компонентом (в случае суспензий) — в своеобразный искусственный конгломерат. Понятно, что в них микроструктура переходит из жидкой в твердую и полную упорядоченную — кристаллическую. Система с полностью растворенным твердым веществом типа электролита (истинные растворы). Для них характерным является нарастание химических взаимодействий и формирование новых фаз. Образующиеся химические соединения и фазы характеризуются различными типами связи, что зависит от состава растворенного вещества и реагирующей с ним среды. Наиболее типичными для этих систем являются ионные и ковалентные связи с образованием при кристаллизации соответствующих кристаллических решеток. Кристаллическая фаза формируется постепенно. Процесс ее образования начинается с появления микрозародышей как центров реакции и их развития с увеличением в размерах до выделения на более позднем этапе мельчайших кристалликов. На поверхности этих кристалликов, как своеобразной подложке, возникают новые кристаллические образования того же или другого химического состава. Закономерное нарастание кристаллического вещества на подложке известно как проявление так называемой эпитаксии. Другим путем формирования устойчивой микроструктуры является кристаллизация из пересыщенных растворов, если они образуются в этой системе. В этом случае выделению кристаллов предшествует стадия появления зародышей в виде упорядоченного скопления небольшого числа атомов и ассоциаций молекул, которые становятся центрами кристаллизации из пересыщенных растворов. Независимо от механизма кристаллизации при охлаждении жидких растворов образуются кристаллы, в узлах решеток которых располагаются попеременно частицы (ионы, атомы, молекулы) различных растворенных веществ. При сходстве кристаллических составляющих веществ они растворимы друг в друге в твердом состоянии (твердые растворы). При неполном взаимном растворении веществ в твердом состоянии образуется неоднородный конгломерат из двух или большего количества твердых фаз. Кроме кристаллической фазы могут образовываться твердые фазы с менее упорядоченным или вовсе неупорядоченным расположением микрочастиц (стеклофазы). В них сохраняется избыточный запас свободной энергии и, следовательно, имеется тенденция к дальнейшему упорядочению микроструктуры при благоприятных к тому условиях. Система типа коллоидных растворов к началу второй стадии отвердевания характеризуется огромной поверхностью коллоидных частиц с большим запасом свободной поверхностной энергии. Конденсация этих систем связана с постоянной тенденцией к снижению поверхностной энергии за счет агрегирования частиц посредством в основном молекулярных (ван-дер-ваальсовых) сил связи. Начавшийся процесс конденсации протекает самопроизвольно и сопровождается отдачей энергии. Побудителем к процессу отвердевания коллоидного раствора может быть снижение температуры, при котором появляется состояние пересыщения раствора. В пересыщенном коллоидном растворе возникают зародыши в виде аморфных микрочастиц, которые с большей или меньшей скоростью переходят в относительно упорядоченное (скрытокристаллическое) состояние. Рост частиц новой фазы сопровождается тем, что среда по отношению к ним становится пересыщенной, вследствие чего возрастают скорость и интенсивность укрупнения частиц структурирования всей системы. Коагуляция частиц, также самопроизвольно протекающая в этой системе, благоприятствует укрупнению (с понижением энергии) и образованию структуры типа гель. В этом студнеобразном продукте удерживается значительная часть дисперсионной среды, а иногда гель полностью связывает дисперсионную среду. Но она может также снова самопроизвольно выделять ее (явление именуется синерезисом) с уплотнением геля и уменьшением его объема. При неоднородном коллоидном растворе в процессе образования геля может выделяться кристаллическая фаза. В целом система относительно стабилизируется и отвердевает. Гели по своим свойствам разделяются на хрупкие и эластичные. Ближе к истинным, чем к коллоидным растворам, находятся системы с очень крупными, но не одинакового размера молекулами, преимущественно линейной формы. При отвердевании таких систем происходит упорядочение линейной структуры. Кроме ковалентной, как наиболее распространенной прочной связи, в ней представлены водородные и молекулярные (например, дисперсионные) связи. Упорядочение такой структуры происходит до образования кристаллов, что выражается в строго регулярном расположении линейных молекул. Система типа суспензий. Вяжущие вещества наиболее часто находятся в состоянии суспензии, труднорастворимые твердые частицы которой представляют собой агрегаты в водной среде. Как отмечалось, на первой стадии возникают сложные системы, в водной среде которых появляются коллоидные и молекулярные дисперсные частицы, а также ионы распавшихся под влиянием электролитической диссоциации молекул. Процессы взаимодействия растворенных частиц между собой и с молекулами воды интенсифицируют путем тепловлажностной обработки, автоклавирования и других видов специальных воздействий на отвердевающую пасту (при высококонцентрированных супензиях). Под влиянием внешних факторов и в большей мере самопроизвольно лавинно развивается комплекс химических реакций с образованием новых соединений и новых фаз. Возникают кристаллические (через реакции и пересыщение раствора) и аморфные фазы, которые в совокупности образуют отвердевший микроконгломерат. В нем обычно представлены различные новообразования в виде кристаллов и геля при определенных их соотношениях по массе, что зависит от исходного вяжущего вещества, концентрации суспензии (или пасты), внешних условий отвердевания и др. Часть исходных твердых частиц переходит в микроконгломерат без значительных изменений состава, что зависит, в частности, от степени дисперсности суспензии. Типичными представителями вяжущего, твердеющего по этой схеме, являются портландцемент и его разновидности. Система расплавов. При отвердевании расплавов — практически однофазных жидкостей — происходит выделение многочисленных зародышей — центров кристаллизации в отдельных участках объема в связи с изменением плотности вещества. Кристаллизация любого охлаждающегося расплава начинается при определенной температуре, отвечающей температуре плавления данного вещества и появлению наибольшего количества зародышей, состав которых обычно одинаков с составом расплава. В первую очередь из последнего выделяется избыточный компонент, который, самопроизвольно сбрасывая этот избыток в виде новой кристаллической фазы, приближает его остаток в расплаве при дальнейшем постепенном понижении температуры к составу эвтектики. В эвтектических точках возможна одновременная кристаллизация двух-трех фаз и более. При этом сначала кристаллизуются вещества, содержащие ионы высокой валентности с малыми радиусами, обеспечивающими наиплотнейшую упаковку в кристаллических решетках. При отвердевании расплавов проявляется закон эвтектики, сущность которого заключается в стремлении расплава к такой смеси, которая обеспечивается его переходом в твердый сплав при самой низкой (эвтектической) температуре. Многие расплавы силикатов, алюмосиликатов, боратов и других способны переохлаждаться, переходя в твердые стекловидные вещества. Чем больше скорость охлаждения, тем быстрее наступает состояние переохлажденной жидкости (стекла). Примерно при вязкости 10 в 13степени—10 в 12 степени Па-с стекловидное вещество переходит в хрупкое состояние, что соответствует температуре стеклования. При такой огромной вязкости стекло не изменяет своей аморфной структуры. Процесс отвердевания — кристаллизации.и переохлаждения до стеклофазы можно ускорять, например, вибрацией, введением катализаторов, облучением радиоактивными веществами. В расплавах, как и в растворах, может присутствовать газовая фаза как основной или побочный продукт химических реакций или появившаяся под влиянием порообразующих добавок, испарения и т. п. В этом случае поры вяжущего вещества в большей или меньшей степени наполняются газом, что иногда может сопровождаться новыми химическими реакциями с выделением новых фаз. Система вяжущих контактного твердения. К этой системе относятся вяжущие аморфной и нестабильной кристаллической структуры, которые способны конденсироваться в момент возникновения контактов между частицами при сближении их на расстоянии поверхностных сил притяжения. Окаменение этих вяжущих не связано с химическими процессами и изменением объема твердой фазы, как отмечалось в отношении отвердевания других вяжущих. Обеспечение более прочных контактов между частицами вяжущего достигается в этом случае путем приложения внешнего давления. При малых давлениях полезно в системе присутствие очень малых количеств жидкой среды как своеобразной смазки. Самым важным для этой системы является получение вещества в нестабильном кристаллическом или аморфном состоянии. Поэтому на первой стадии отвердевания производятся технологические операции, которые обеспечивают образование неупорядоченной структуры. С этой целью в зависимости от вида исходного сырья применяют термическую обработку до удаления кристаллизационной воды и максимальной аморфизации вещества, глубокую гидратацию без образования кристаллической фазы и др. Отвердевание (или, точнее, окаменение) порошкообразного вяжущего осуществляется в момент возникновения прочных связей между частицами аморфного вещества и упорядочения структуры по границам контакта с переводом метастабильного состояния в устойчивое. Таким образом, на второй стадии отвердевания во всех рассмотренных системах процессы завершаются большим или меньшим упорядочением структуры с переходом систем в устойчивое твердое состояние. Общий процесс отвердевания вяжущих веществ можно охарактеризовать как процесс непрерывных качественных и количественных изменений, участвующих в системах жидкой среды и твердой фазы. К завершающему этапу отвердевания количество жидкой среды в системе становится минимальным, а количество твердой фазы максимальным. Существенно изменяется их качество: жидкая среда из свободного состояния переходит в химически связанное, коллоидно-сольватное, переохлажденное (стеклообразное) и др.; некоторая часть жидкости может перейти в парогазообразную фазу и полностью или частично удалиться из системы. Твердая фаза, как правило, изменяет свой молекулярный состав и микроструктуру с переходом к другим типам связи по сравнению с исходным твердым веществом. Она в различных системах может находиться в кристаллическом, кристаллитном, аморфном, стеклообразном или гелеобразном состоянии. Чем полнее исчерпан резерв исходной или перешедшей в раствор (расплав) свободной жидкой среды, тем выше степень отвердевания вещества, поскольку в единице объема возрастает концентрация твердой фазы, уменьшаются расстояния между частицами, уплотняется и упрочняется структура.

Объявления, Дать объявление, Подать объявление, Добавить объявление, Разместить объявление, Новое объявление, Свежее объявление, Отправить объявление, Создать объявление, Форма объявления, Обновить объявление, бесплатные доски объявлений, бесплатные сайты объявлений, объявление бесплатно, бесплатные объявления, частные объявления, доска объявлений, газета объявлений, сайт объявлений, форум объявлений, реклама, подам объявление, подати объявления, подать объявление, объявление областям, доска объявления, сайт объявления, газета объявления, форум объявления.

КУПИТЬ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Строительные смеси Гидроизоляционные составы Наливные полы, стяжки Сухие смеси Шпаклевки Штукатурки Утеплители Базальтовая теплоизоляция Вспененный полиэтилен Гидро- и теплоизоляционные панели Жидкая теплоизоляция Минеральные плиты Пенопласт Стекловата - стекловолокно Экструдированный пенополистирол Изоляционные материалы Изоляционные материалы Мягкая ДВП Паро- гидроизоляция Пробковые изоляционные материалы Кровельные материалы Мягкая кровля Профнастил Рулонные кровельные и подкровельные материалы Лакокрасочные материалы Водно-дисперсионная краска Готовые грунтовки Декоративные покрытия Краски специального назначения Лаки Лакокрасочные материалы Олифа Покрытие для камня, кирпича, бетона Средства для защиты древесины Эмали Строительная Химия Герметики Гидроизоляция строительных конструкций Добавки Жидкие Гвозди Монтажная Пена Очистители Средства для ухода за напольными покрытиям Керамогранит, керамическая и стеклянная плитка Агломерато-гранит Керамическая плитка Керамогранит Мраморная плитка с фарфоровым укрепляющим слоем Стеклянная плитка Клеевые материалы Клеи для линолеума и ковролина Клей для гипсокартона и гипсовых плит Клей для камня и блоков Клей для обоев Клей для паркета Клей для плитки и керамогранита Клея специального назначения Материалы для дизайна Декоративные балки из полиуретана Настенные покрытия из бамбука, камыша, тростника Облицовочный камень Панели декоракрил Пожаробезопасные стеновые панели Пробковые настенные покрытия Напольные покрытия Аксессуары для укладки напольных покрытий Грязезащитные ковровые покрытия Декоративная виниловая плитка Ковровые покрытия (ковролин) Ламинат Линолеум Напольные покрытия для бассейнов, саун, бань Паркет Пробковые полы Синтетическая напольная плитка Настенные обои Обои Бумажные обои Виниловые обои на флизелиновой основе под покраску Малярный стеклохолст Натуральные обои Пробковые обои Самоклеющиеся пробковые обои Стеклотканевые обои Плинтуса, пороги, планки Плинтуса Противоскользящие накладки и ленты Противоскользящие пороги Профили для плитки и керамогранита Потолочные покрытия Натяжные потолки Плиты из натуральных материалов Подвесные потолки Потолки реечные Водосточные системы Сайдинг и водосточные системы Сайдинг - пожаробезопасные фасадные панели. Сайдинг виниловый и аксессуары Стационарные и чердачные лестницы Ножничные лестницы Складные чердачные лестницы Стальные винтовые и маршевые лестницы Стационарные лестницы Стеновые покрытия Листовые МДФ панели Листы перфорированные Панели наборные ПВХ Пожаробезопасные стеновые панели Стеновые панели МДФ Фанера, Гипсокартон, ДВП, МДФ, OSB, ЛДСП, СМЛ Гипсокартон Древесноволокнистая плита (ДВП оргалит) Ламинированная древесностружечная плита (ЛДСП) МДФ Ориентированно-стружечная плита (OSB) Профили Стекломагниевый лист (СМЛ) Фанера Двери Двери для саун Межкомнатные двери Раздвижные двери Внешняя отделка Глина Деревянные балки Арматура Балки Геодезия в строительстве Песок строительный Щебень ФБС блоки Камень Бут Сваи Черновой пол Бетон Опалубка Чистовой пол Гипсоволокнистые листы (ГВЛ) Кирпич облицовочный Блок керамический или керамоблок Монолитный пенобетон Двойной рабочий кирпич Плиты перекрытия Сайдинг Цемент Пеноблок - пенобетон Крепежи Гидроизоляция СМЛ - стекло-магнезитовый лист Мягкая кровля Ондулин Черепица Штукатурка Окна Двери.