1.Цементи з поверхнево-активними добавками

Сутність поверхневих явищ, що виникають при процесах адсорбції, і особливості адсорбційних шарів полягають в загальних рисах в наступному. При процесах, в яких беруть участь дві дотичні фази, величезне значення мають властивості поверхні розділу - прикордонного шару, що відокремлює одну фазу від іншої. Число молекул на поверхневому шарі будь-якого тіла в суцільному шматку мізерно мало в порівнянні з кількістю молекул, що містяться у всьому обсязі тіла; тому поверхневі явища в таких випадках не грають великої ролі. При значному диспергування тіла число молекул, що знаходяться в поверхневому шарі дисперсних частинок, зростає. Зі збільшенням ступеня дисперсності поверхневі прикордонні шари набувають більшого значення, ніж внутрішні. Цим пояснюється той факт, що поверхневі явища в найбільшій мірі проявляються у колоїдно-дисперсних системах, зумовлюючи їх особливі властивості. Було встановлено, що поверхня, що відокремлює одну фазу системи від іншої і звана поверхнею розділу, володіє особливим запасом поверхневої енергії, чим відрізняється за своїми фізико-хімічними властивостями від внутрішніх частин обох фаз. Освіта цієї поверхневої (вільної) енергії пояснюють наступним. Кожна молекула, що знаходиться всередині фази, оточена собі подібними, завдяки чому силове поле такої молекули симетрично насичено. У молекул ж, що знаходяться на поверхні, частина силового поля знаходиться поза фазою, внаслідок чого воно є ненасиченим; зв'язок цієї молекули з іншими - асиметрична. Ненасищеніость силового поля і є джерелом вільної (надлишкової) енергії поверхні. Експериментально визначається також питома поверхнева вільна енергія, звана поверхневим натягом рідини на межі з іншого фазою, - зазвичай з насиченою парою цієї рідини. Істотне значення у процесах, що відбуваються на межі двох фаз, одна з яких є рідиною, має полярність, яка, за П. А. Ребіндсру, називається «мірою напруженості міжмолекулярних сил, що діють у даній фазі». Ступінь полярності рідини може визначатися її діелектричної постійної, внутрішнім тиском, поверхневим натягом на кордоні з будь-якої постійної середовищем та ін Зі збільшенням полярності рідина асоціюється в ще більшому ступені. Неполярні рідини, як, наприклад, деякі вуглеводні, зовсім неассоціірова-ни; вони характеризуються найменшими діелектричної постійної, внутрішнім тиском, поверхневий натяг і т. д. Типової полярної асоційованою рідиною вважають воду.

Речовини, що знижують поверхневий натяг, звичайно позитивно діють у невеликих концентраціях і їх називають поверхнево-активними (або адсорбційно-активними) речовинами. Поверхнево-активні речовини мають порівняно малим поверхневим натягом на межі з повітрям. Найбільш вивчені з них солі вищих жирних кислот (мила), солі нафтенових і сульфокислот, білкові речовини та ін Ці органічні речовини містять полярні групи (СООН, ОН) і неполярних углеводородную ланцюг. На межі розділу двох фаз, що мають різну полярність, ці поверхнево-активні речовини орієнтуються так, що полярна частина звертається в бік полярної фази - води, а неполярні вуглеводнева ланцюг - у бік неполярної фази - повітря.

Істотне значення у цьому випадку має довжина вуглеводневого ланцюга. При малих її розмірах сили тяжіння полярної ланцюга не врівноважуються неполярної частиною вуглеводневого ланцюга і полярна частина повністю розчиняється у воді. Зі збільшенням довжини вуглеводневого ланцюга (неполяриой частини) розчинність у воді зменшується, оскільки із-за своєї неполярної вуглеводнева ланцюг не має ніякого спорідненості до води. Таке розташування адсорбованих молекул в поверхневому шарі зменшує асиметричність силового поля, знижує його поверхневу (вільну енергію). У результаті відбувається адсорбція, і поверхневий натяг розчину зменшується. Це є причиною утворення тільки мопомолекулярного шару адсорбованих молекул, так як адсорбційні полярні молекули, істотно зменшуючи силове поле поверхневого шару, роблять практично неможливим подальше енергійне їх тяжіння.

Таким чином, адсорбційні (насичені) шари являють собою орієнтовані полярні молекули і володіють зниженим поверхневим натягом. Шари ці характеризуються певною поверхневою міцністю. Найбільшою поверхневою міцністю володіють плівки захисних колоїдів і полуколлоідов, а також поверхнево-активних речовин з високою молекулярною масою, що знаходяться в розчині у вигляді молекул та іонів. Від поверхневої міцності адсорбційних плівок залежить головним чином їх захисне і стабілізуючу дію. Воно запобігає коагуляцію часток дисперсної фази твердої речовини в концентрованій суспензії або, що те ж саме, викликає пептизація коагуляційних структур, природно утворюються в таких суспензіях за рахунок зчеплення частинок між собою.

Молекулярна природа в цьому випадку добре характеризується ставленням до змочуваності, в залежності від характеру якої тіла поділяються на гідрофільні - вибірково змочуються водою і гідрофобні - вибірково змочувані не водою, а вуглеводневими сполуками, такі, як бензол, гас і т. п. гідрофільними є, головним чином, концентрати сульфітно-дріжджової бражки; гідрофобними-милонафт, асидол-милонафт, олеїнова кислота та ін Ці органічні речовини, спеціально додаються до цементів, покращують його деякі будівельно-технічні властивості. Використання зазначених добавок ПАР дозволило організувати виробництво двох нових видів цементу - пластифікованого і гідрофобного.