ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение физико-химических методов к изучению процессов отверждения фосфатных цементов из "Материалы на основе металлофосфатов" Формирование фосфатных цементов и материалов на их основе из водных дисперсий представляет собой синтез твердого тела методом межчастичной конденсации, причем свойства конденсационных контактов, от которых зависит прочность, определяются характером насыщения поверхностных полей контактирующих частиц молекулами воды. Рассматривая гетерогенные системы на основе неорганических вяжущих как периодические коллоидные структуры, Ефремов [32, с. 123] отмечает, что при твердении цемента вода играет значительную роль в механизме образования прочных связей между дисперсными частицами в цементной смеси. В связи с этим важен факт установления особого (льдоподобного) состояния воды в пленке аморфных продуктов, образующихся в цементном тесте на границах зерен [33]. [c.86] Показано [34], что из поглощенной цементным камнем воды значительная ее часть ( 50%) химически связана. Адсорбированная вода находится на поверхности цементных зерен в виде толстых полимолекулярных слоев и не замерзает даже при охлаждении до —110°С, Вода, поглощенная цементными материалами, находится в особом, сжатом состоянии, для которого характерна структурная упорядоченность молекул. [c.86] Рассматривая образование пленочных гелей на меж-фазной границе раздела гетерогенных систем, Ефремов [32, с. 124] приводит в качестве примера граничных гелей возникновение гелеобразных пленок при разложении апатита фосфорной кислотой, описанное в работе [35] . [c.86] На первой стадии разложения на поверхности частиц апатита возникает рентгеноаморфная сплошная пленка, В дальнейшем наступает пересыщение в объеме раствора, в результате которого образуются сферические частицы геля, осаждающиеся на апатите. Из общего количества воды в геле около 30% прочно химически связано, сильно деформировано и находится в уплотненном состоянии. [c.86] В работе [36] приведена электрическая модель процессов, протекающих при твердении цементных паст, основанная на представлении о поляризации прослоек жидкости между частицами. [c.87] При адсорбции полярных молекул на активной поверхности минеральных частиц возникает ориентированный полимолекулярный слой, ориентация диполей в котором приводит к появлению межфазового скачка потенциала. Поэтому растворение частиц цемента, сопровождаемое интенсивными диффузионными потоками, образование пленочных гелей и выделение новообразований происходит в условиях электрической поляризации поверхностных жидких слоев. [c.87] Ориентация полярных молекул наиболее выражена в адсорбционном слое вблизи поверхности раздела, при растворении которой ориентация не исчезает, а под влиянием диффузионных потоков распространяется в глубь жидкой прослойки. Одновременное увеличение вязкости ужесточает и фиксирует на длительное время возникшую ориентацию молекул, ослабляя эффект броуновского разупорядочения. В результате образуется цепочка ориентированных молекул, прорастающих в глубь жидкого слоя. Диффузионные потоки в процессе растворения дисперсной фазы являются поляризующим фактором, наличие которого приводит к укреплению твердеющей цементной пасты. Ориентационная поляризация гидроксильных или других полярных групп упорядочивает и упрочняет систему, а также определяет направленный характер гелеобразования и выделения новообразований. [c.87] Современные методы изучения упруго-пластичных свойств дисперсных структур, разработанные на основе положений физико-химической механики [32, с. 103], позволяют изменять предельные напряжения сдвига, пределы прочности, модули упругости, вязкость, начиная с наибольшей вязкости неразрушенной структуры, кончая вязкостью предельно разрушенной структуры, пластическую вязкость и соответствующий ей предел текучести [32, с. 103]. [c.88] К фосфатным цементам эти методы до настоящего времени в основном не применялись, за исключением капиллярной вискозиметрии, с помощью которой исследуют растворы фосфатных солей [37]. [c.88] Широкое использование при изучении процессов твердения фосфатных цементов получили классические физи-ко-химические методы анализа рентгенографический [15, 17, 18, 29, 30], кристаллооптический [19, 30, термографический [19, 31, 38], ИК-спектральный [10], хроматографический, а также различные виды химико-аналитических исследований [10, 39]. [c.88] Как следует из приведенных ранее данных о результатах изучения фазового состава продуктов отверждения фосфатных цементов, преимущественное значение для этих целей имеют рентгенографический и кристаллооптический методы, а для определения температурных границ процессов — термография. [c.88] При рентгенографическом анализе сложных составов значительные трудности интерпретации результатов возникают в связи с изоморфизмом металлофосфатов эти затруднения удается преодолеть, используя одновременно кристаллооптические данные и в ряде случаев ИК-спектры. [c.88] Значительный объем информации о процессах отверждения фосфатных цементов может быть получен в случае использования термографии, прц этом имеется в виду не изучение фазового состава конечных продуктов, при котором термографические исследования играют роль дополнительного метода, а контроль кинетики процессов. В этом отношении термические методы анализа для изучения фосфатных цементов в процессе их формирования от коллоидных дисперсий до твердого камня применяются пока ограниченно в связи с трудоемкостью исследований, связанных с методической сложностью и подбором условий эксперимента. [c.89] Во многих работах по фосфатным материалам для контроля процессов их отверждения используют определение технических свойств, в частности прочностных характеристик. Такая информация может быть лишь косвенно отнесена к механизму твердения фосфатных цементов, так как даже для более детально изученных гидратационных вяжущих не наблюдается строгой и постоянно сохраняющейся корреляции между прочностью камня и химическими процессами его синтеза, в частности гидратацией [40, с. 59]. При анализе возможности установления зависимостей между прочностью цементов и процессами их формирования отмечено [40, с. 58], что твердая фаза цементного камня по своей дисперсности относится преимущественно к надмолекулярному (0 =2-10 —4-109 м- ) и субмикроскопическому (Д = = 1-10 —2-10 м- ) уровням, а исходные фазы и некоторые новообразования — к микроскопическому уровню 0= 1 10 —1 10 м ), в то время как основные реакции и процессы, приводящие к формированию структуры, протекают на молекулярном уровне, т. е. вне перечисленных уровней дисперсности. [c.89] Как при этом не учитываются всевозможные дефекты структуры, возникающие при образовании конгломератных материалов на промежуточных уровнях дисперсности. [c.90] Вернуться к основной статье