Структура цементного камня, и факторы ее определяющие
По мере увеличения дисперсной фазы в высокодисперсных системах, формирование структуры сопровождается ее переходом к структурированной системе, затем к гелеобразному состоянию, и наконец, к твердому телу. Образование структурированных систем является обычным следствием сцепления или срастания между собой дисперсных частиц. Процесс образования структурного каркаса сопровождающийся увеличением его прочности называется структурообразованием. При этом происходит изменение вязкости, пластичности, упругости, прочности. Эти свойства называют структурно-механическими или реологическими. Структура классифицируются на коалиционные (тикстропно обратимые) и конденсационно-кристаллизационные (необратимо разрушающиеся). Коагуляционные структуры образуются при сцеплении частиц в звенья, цепочки, пространственные сетки, агрегаты. Конденсационно-кристаллизационные структуры возникают в результате срастания частиц химическими силами с формированием жесткой структуры. При срастании аморфных частиц образуется структура, называемая конденсационной, кристаллических частиц — кристаллизационной.
Коагуляционные структуры. Агрегатированные частицы достигнув определенного размера образуют коагулят. При вовлечении дисперсионной среды в пространственную сетку агрегирующих частиц имеет место гелеобразование, т. е. переход коллоидного раствора из свободнодисперсного состояния (золя) в связнодисперсное (гель). Различают неэластичные (хрупкие) гели и эластичные гели (студни) Первые, впитывая смачивающую жидкость, почти не изменяются в объеме, а, потеряв жидкость, резко изменяют свои свойства, становясь хрупкими. Для них характерно несовпадение кривой обводнения с кривой обезвоживания. Такое расхождение называют, гистерезисом. Гели, из которых удаленная жидкость способна ими вновь поглощаться, называют ксерогелями. К ним относят и продукты гидратации цемента, например, тобермориты, гидроалюмосиликаты.
Коагуляционные системы в результате механических воздействий способны к обратимому разрушению и восстановлению структуры, это явление называется: тиксотропией. Оно характерно для глинистых растворов, тампонажных на ранней стадии твердения (явление ложного схватывания). Этот вид схватывания обусловлен взаимодействием поверхностных зарядов противоположного знака, возникающих на частицах гидратирушегося цемента. Его можно предупредить или устранить введением добавок, снижающих водопотребность или замедляющих сроки схватывания. Ложное схватывание можно устранить и механическим воздействием. Обратное тиксотропии явление называется дилатансией. Этот процесс выражается в загустевании вследствие механического воздействия. Конденсационно-кристаллизационные структуры формируются в результате образования прочных химических связей между частицами (конденсационные), либо вследствие сращивания кристаллов в процессе возникновения новой фазы (кристаллизационные). Для них характерно отсутствие явлений тиксотропии, пластичности и эластичности, обладают упруго-хрупкими свойствами.
Свойства конденсационно-кристаллизационных структур зависят от содержания структурообразующего вещества и от характера воды в кристалле. По механизму взаимодействия жидкости с материалом выделять следующие виды связей между ними:
— осмотическую (для набухающих структур);
— физико-механическую, проявляющуюся удержанием воды капиллярными силами в макро — и микропорах материала;
— физико-химическую, обусловленную адсорбционными силами на поверхности материала;
— химическую, при которой вода связана химическими силами в структуре кристалла.