Физико-химические свойства строительных материалов

Декабрь 17, 2011 в свойства строительных материалов

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

. Физико-химические свойства строительных материалов

Физико-химические свойства строительных материалов – способность материалов проявлять (изменять) свои химические свойства в зависимости от своего физического состояния.

3.4.1. Степень дисперсности и удельная поверхность

Химические превращения вещества обусловливаются разностью внутренних энергий веществ, вступающих в реакцию и веществ – продуктов реакции. Внутренняя энергия зависит от вида, количества данного вещества и от степени его дисперсности. По мере дробления вещества увеличивается его удельная поверхностьSуд (рис. 17).

Дисперсность – величина обратная размеру частиц. Однако Sуд величина условная, т.к. зависит от метода ее определения. Поэтому для сравнения необходимо пользоваться только одним методом и одними размерностями (см2/см3 = см–1; см2/г):

– по воздухопроницаемости (метод КК – Козенц-Карман), которая характеризует внешнюю удельная поверхность материала S?уд; – по адсорбции газа (количество адсорбита, покрывающего насыщенным мономолекулярным слоем поверхность частиц порошка), которая характеризует внутреннюю удельную поверхность материала S?уд. Отношение внутренней и внешней удельной поверхности (S?уд/S?уд) определяет степень агрегирования (раздробленности) вещества, т.е. его способность к более быстрому и полному протеканию химических процессов. Рис. 17. Зависимость общей площади поверхности кубика постоянного объема от длины его ребра Химическая активность материала повышается в результате действия двух факторов: количественно, т.е. за счет увеличения свободной поверхности расширяется фронт химической реакции, и она протекает быстрее и более полно. Так увеличение S?уд у портландцемента марки 400 на 1000 см2/г повышает его марку до 500 за счет более полного прохождения реакции; качественно, т.е. за счет увеличения свободной поверхностной энергии вещества. Этому способствует автоклавная обработка материалов (гидросиликатное твердение извести). 3.4.2. Способность материалов к образованию дисперсных систем Дисперсная система – такая система, в которой вещество, находясь в состоянии более или менее высокого раздробления (дисперсности), равномерно распределено в окружающей среде. Она представляет собой совокупность дисперсных частиц (дисперсная фаза), окруженной непрерывной дисперсионной средой. Дисперсные системы классифицируются по ряду признаков: а) классификация дисперсных систем по фазовому состоянию: однофазные (гомогенные) системы – молекулы и ионы. Отсутствует граница раздела между фазой и средой (истинные растворы); многофазные (гетерогенные) системы, у которых существует граница раздела фаз. Данная система характеризуется различием свойств в разных областях пространства, занимаемого системой и существованием реальных физических поверхностей раздела б) классификация дисперсных систем по размеру частиц дисперсной фазы:

молекулярные (истинные) системы – в которых имеются гомогенные частицы размером < 10–7см с Sуд > 107 см– 1 ;

коллоидные системы – высокодисперсное состояние вещества, при котором отдельные частицы системы являются не молекулами, а агрегатами, состоящими из множества молекул. Частицы имеют размеры 10–5…10–7 см с Sуд =105…107 см–1;

тонкодисперсные (микрогетерогенные) системы. Частицы такой системы имеют размеры 10–4…10–5 см с Sуд =103…105 см–1;

грубодисперсные системы. Частицы такой системы имеют размеры > 10–4 см с Sуд < 103 см–1.

в) классификация дисперсных систем по наличию взаимодействия между частицами дисперсной фазы:

свободнодисперсные системы – бесструктурные системы, в которых частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом в одну сплошную сетку и способны независимо друг от друга перемещаться в дисперсионной среде под влиянием теплового движения или сил тяжести. Они обладают текучестью и многими другими свойствами жидкости (эмульсии, разбавленные суспензии, аэрозоли). Общее название – золь;

связанно дисперсные системы ? структурные системы, в которых частицы дисперсной фазы связаны друг с другом за счет молекулярных сил, образуя в дисперсионной среде своеобразные пространственные сетки или каркасы (структуры). Они обладают в некоторой степени свойствами твердого тела (концентрированные суспензии, пасты). Общее название – гель.

Переход системы их состояния золь в состояние гель – гелеобразование (коагуляция).

г) классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию (табл. 9);

д) классификация дисперсных систем по способности взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды (данная классификация применима только для систем с жидкой дисперсионной средой):

обратимые системы, в которых дисперсная фаза растворяется в дисперсионной среде – лиофильные (гидрофильные, если жидкостью является вода);

необратимые системы, в которых дисперсная фаза не растворяется в дисперсионной среде – лиофобные (гидрофобные, если жидкостью является вода).

Таблица 9

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию

Фаза Среда Система
1 Жидкость Газ Туман
2 Твердое тело Газ Дым, пыль, сажа
3 Газ Жидкость Пена
4 Жидкость Жидкость Эмульсия, латекс
5 Твердое тело Жидкость Суспензия, золь
6 Газ Твердое тело Пемза, туф, резина, пенопласт
7 Твердое тело Твердое тело Сплав
8 Жидкость Твердое тело Грунты, нитроцеллюлоза
9* Газ Газ Истинный раствор

* Система практического применения в строительстве не имеет

Выводы

Применение строительных материалов невозможно без знания их основных свойств. При этом следует отметить, что свои свойства строительные материалы проявляют только в тех случаях, когда на них воздействуют какие-то факторы.

Каждая группа свойств имеет свою специфику. Следует также отметить, что классификация свойств строительных материалов зависит от самой классификации строительных материалов. Поэтому эти два раздела не могут существовать отдельно друг от друга.

Борьба за повышение качества строительной продукции неразрывно связана с его оценкой, управлением, контролем и аттестацией. Чтобы управлять качеством, необходимо, прежде всего, научиться его измерять.

Строитель обязан владеть методами комплексной количественной оценки качества строительных материалов, которую можно рассматривать как 2-х стадийный процесс:

дифференциальная оценка простых свойств;

оценка сложных свойств, вплоть до интегрального качества.

Чаще ограничиваются первой ступенью, так как нормативные документы регламентируют ограниченное число показателей некоторых важнейших свойств.

Методами количественной оценки качества материалов, изделий и конструкций занимается квалиметрия, предметом которой является разработка научно-обоснованной методологии измерения и количественной оценки качества. Квалиметрия тесно связана со стандартизацией.

Существует достаточно сложная классификация методов оценки качества.

По степени универсальности:

общие методы, применяемые для оценки качества любых объектов;

частные методы, разработанные только для данных целей.

По полноте учета свойств, характеризующих качество:

полные, учитывающие все свойства с максимально малой погрешностью;

упрощенные, учитывающие только основные свойства и допускающие применение ориентировочной оценки.

По решаемым задачам:

методы, позволяющие ранжировать объекты по качеству, т.е. расположить в упорядоченный ряд и одновременно определить, на сколько или во сколько раз один объект лучше или хуже другого;

методы, позволяющие произвести только ранжирование объектов.

По характеру исполнения оценки:

экспертные методы, производимые по избирательному ряду показателей с применением тех или иных специальных шкал оценок и обобщением мнений отдельных экспертов;

неэкспертные методы, используемые только при наличии достаточной информации по всем объектам и всем их свойствам.

Экспертная оценка – основное средство квалиметрии, но по возможности рекомендуется использовать и неэкспертные, объективные (инструментальные).

http://vk.com/club23595476
. контакты http://vk.com/club23595476 .