Химия в строительстве. Кинетика химических реакций вяжущих веществ. Электронное учебное пособие

Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры.

множитель реакции проводят, построив график зависимости ско­рости реакции от обратной температуры (рис. 39).

Портландцемент и его разновидности относятся к самым распространенным строительным материалам искусственного происхождения на Земле. Появляются не только новые виды це­ментов, оригинальные технологии их производства, но постоянно расширяется ассортимент материалов различного технического назначения на их основе. Разрабатываются новые методы фи­зико-химического анализа, новые сверхчувствительные приборы и аппаратура, новые способы и приемы управления процессами гидратации и структурообразования дисперсных систем и, в первую очередь, цементных композиций. Однако, несмотря на более чем 250-летнюю историю применения этого вяжущего, до сих пор многие вопросы процессов гидратации и твердения це­ментов остаются нерешенными. Элементарные акты взаимодей­ствия цемента с водой вызывают острые дискуссии среди ученых и в настоящее время.

Активация цемента различными по природе вещественно­полевыми воздействиями составляет основу современных мето­дов управления процессами гидратации и структурообразования дисперсных систем.

Наконец, практически неизученными остаются вопросы роли и участия элементарных частиц, таких как электроны, про­тоны, нейтроны, а также короткоживущих частиц и состояний на реакционную способность воды как таковой, так и по отношению к цементу.

В настоящее время известны и получили наибольшее рас­пространение три основные теории строения жидкой воды: кон­тинуальная, клатратная и кластерная. Наиболее предпочтитель­ной, на наш взгляд, является кластерная модель, т. к. обеспечи­вает достаточную подвижность ионов водорода (протонов) при приближении фронта воды к поверхности твердой фазы. Взаим­ное движение по направлению к друг другу твердой и жидкой фаз начинается задолго до непосредственного контакта за счет так называемого трансляционного эффекта. Причем для твердой фазы он распространяется на расстояние до 1000 Å, а для воды – 30–100 Å. При этом поверхностные слои твердой фазы разупоря­дочиваются, а жидкой фазы, напротив, структурируются, чем обеспечиваются энергетически наиболее выгодные условия взаи­модействия цемента с водой. С ростом степени дефектности структуры твердой фазы возрастает ее реакционная способность. Вероятные процессы взаимодействия цемента с водой с указа­нием имен ряда ученых – разработчиков и приверженцев той или

19,8, но она в 2 раза меньше подвижности протона. Ион гидрок­сида является сильным акцептором водородной связи, поэтому в воде он гидратируется в большей степени. Учитывая малый ра­диус иона водорода по сравнению с ионом гидроксида, протони­зация является наиболее предпочтительным процессом. Однако при определенных условиях нельзя исключить и процесс гидрок­силизации поверхности твердой фазы. Схематично эти процессы представлены ниже на рис. 41.

Образование слоев Тейлора – Сычева может происходить по одному из трех механизмов: топохимическому, сквозьраствор­ному и осмотическому. Подавляющее число ученых считают, что все три механизма имеют место и характерны для определенного периода взаимодействия цемента с водой. Однако в любом случае процессы всегда начинаются и заканчиваются топохимически.

с заданной формой сигнала с энергией в миллиард раз меньше энергии теплового движения (примерно 2,5 кДж/моль). Ранее нами экспериментально было установлено, что при частоте 1 МГц и форме сигнала в виде меандра прочность цементного камня составляет 49,5 МПа, а при синусоидальной форме сиг­нала – 62,7 МПа (табл. 14).

которые позволят более эффективно управлять его свойствами и получать на его основе перспективные строительные матери­алы различного технического назначения.