T. 329, №1 , 2018 г.

О взаимодействии частиц цемента с водой или вариант механизма процессов гидратации и твердения цемента

Актуальность исследования обусловлена необходимостью углубления теоретических представлений о механизме взаимодействия цемента с водой с целью более эффективного использования портландцемента. Цель исследования: определить поведение системы цемент-вода при гидратации и твердении с помощью микрокалориметра новой конструкции. Объект исследования: портландцемент ЦЕМ 1 42,5 Б (М500 Д0). Методы исследования: термодинамический анализ системы цемент-вода на основе уравнения Гиббса, являющегося объединённым выражением первого и второго законов термодинамики; калориметрические исследования системы цемент-вода с использованием оригинальной конструкции дифференциального микрокалориметра; магнитодинамический метод контроля акустических колебаний в системе цемент-вода. Результаты исследования. Показана возможность использования основного закона термодинамики при выявлении механизма процессов гидратации и твердения цемента. Установлено, что тепло, выделяемое цементом при гидратации, расходуется на диспергирование частиц цемента до наноразмерного состояния. Основная роль в процессе диспергирования принадлежит поверхностному и приповерхностному протонированию минеральных частиц цемента. Формирование структуры цементного камня начинается с момента объединения наноразмерных частиц в процессе их объединения и перехода в более плотное состояние, в результате чего в твердеющей системе появляется свободный объём и свободная выделенная вода, которая вступает во взаимодействие с негидратированной поверхностью зёрен цемента и такой цикл взаимодействия цемента с водой повторяется в течение всего длительного периода твердения цемента и формирования структуры цементного камня. Диспергирование частиц цемента сопровождается акустическими колебаниями в системе частотой от 3-100 Гц до 20 кГц с интенсивностью низкочастотных колебаний в диапазоне 3-10 децибел. Различные периоды гидратации сопровождаются колебаниями различной интенсивности.

Ключевые слова:

цемент, гидратация, диспергирование, частицы, твердение, тепловыделение, индукционный период, энергия Гиббса, энтальпийный фактор, энтропийный фактор, микрокалориметрия, акустические колебания, генерация, труды учёных ТПУ, электронный ресурс

Авторы:

Лотов Василий Агафонович

Скачать PDF