Формирование контактной зоны на границе двух фаз кремнезема
Состояние (загрязнение) поверхности также играет определенную (и немаловажную) роль в развитии структуры цементного камня контактной зоны. Природные пески на своей поверхности содержат коллоидные пленки, в которых присутствуют различные химические вещества: соединения железа, алюминия, кальция и других металлов, вплоть до карбонатных и глинистых веществ. Эти вещества располагаются в трещинах… Читать ещё >
Формирование контактной зоны на границе двух фаз кремнезема (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
На формирование свойств бетона влияют особенности структуры зоны контакта между заполнителем и цементным камнем, генетическая структура используемого зерна заполнителя и состояние его поверхности, физико-химическая совместимость заполнителя с цементными гидросиликатами, алюминатами, ферритами кальция.
Гладкая поверхность заполнителя снижает прочность сцепления по сравнению с шероховатой в 1,28 раза, а генетическая порода заполнителя способствует увеличению ее от 9 до 65% при прямой последовательности расположения пород от базальта до известняка [2, 3].
Состояние (загрязнение) поверхности также играет определенную (и немаловажную) роль в развитии структуры цементного камня контактной зоны. Природные пески на своей поверхности содержат коллоидные пленки, в которых присутствуют различные химические вещества: соединения железа, алюминия, кальция и других металлов, вплоть до карбонатных и глинистых веществ [4]. Эти вещества располагаются в трещинах, углублениях, кавернах, в местах механического повреждения. Остальная часть поверхности гладкая и имеет пленку оксида SiO2, переходящую далее в ортокремневую кислоту.
Свойства контактной зоны будут определяться различными путями зародышеобразования, степенью срастания гидратных фаз с минеральной поверхностью заполнителя (подложки) или химической связью донорно-акцепторного проявления.
С.Х. Ярлушкина [5] отмечает два типа сцепления цементного камня с поверхностью заполнителя: механическое зацепление вследствие шероховатости поверхности (20…30%) [6, 7] и адгезионное сцепление, связанное с действием ван-дер-ваальсовых, водородных и ионных сил.
Адгезионное сцепление цементного камня с поверхностью, например, кварцевого заполнителя, происходит за счет его поверхностной энергии, которая составляет 2613. 10-3 Дж/м2. Кварцевый заполнитель считается более прочным по величине силы адгезии в сравнении с традиционно используемыми заполнителями: гранитом, кальцитом (плотным известняком), имеющими силу адгезии 2430. 10-3 Дж/м2 и 280. 10-3 Дж/м2, соответственно [5].
Величина поверхностной энергии зависит от неравномерности кристаллической решетки заполнителя: дислокации, вакансии, швов срастания кристаллов, точечных дефектов.
Структурообразующая роль кварцевых наполнителей известна. На поверхности кварца рост кристаллических сростков начинается строго ориентированно с точечных контактов перпендикулярно поверхности и, как указывается в работе [5], треугольным основанием тетраэдрической структуры кварца.
С ростом кристаллов новых фаз на поверхности кварца не прекращается взаимодействие этих фаз на уровне межмолекулярных сил. В I-м слое контактной зоны кристаллы мельче, они однородные по размерам, имеют игольчато-трубчатую форму гидросиликатов кальция повышенной плотности.
Согласно работе [8], на поверхности кварца при длительном его преобразовании в растворе Ca (OH)2 образуются низкоосновные гидросиликаты и кремнеземистые гидрогранаты кальция.
Повышенное водоцементное отношение во II-м слое сказывается на образовании пониженной плотности цементного камня, которая, в свою очередь, выше плотности III-го слоя, считающегося чистым объемом цементного камня. Прочности цементного камня, соответственно, снижаются по глубине контактной зоны от I до III слоя, что согласуется с экспериментальными данными по их микротвердости [5].
При оптимальном составе свойства мелкозернистых бетонов не отличаются от свойств тяжелых бетонов, а некоторые, например, прочность при изгибе, водонепроницаемость, морозостойкость, выше [9−11].