13 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. 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. 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. 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.