О роли диффузии в процессах твердения вяжущих материалов —
Механизм твердения вяжущих материалов заключается в растворении исходных продуктов и выкристаллизовывании новообразований из пересыщенных растворов. От соотношения скоростей этих двух процессов зависит и скорость твердения вяжущих веществ. При существующих технологических схемах изготовления изделий на основе гипса, извести и цемента растворение их, а равно и процесс роста кристаллов новообразований, протекают в диффузионной области . Это означает, что диффузия—-самая медленная стадия, определяющая сроки твердения материала.
Для выявления коэффициента диффузии гипса, извести и клинкерных минералов при их растворении в воде нами в НИИЖелезобетоне были использованы радиоактивные изотопы и главным образом Са45 с периодом полураспада 163 дня и энергией J3 — излучения 0,254 мер.
При синтезе клинкерных минералов, осуществляемом путем обжига компонентов, меченый кальций добавляли в шихту в виде извести, а при работе с гидратом окиси кальция и гипсом — непосредственно в раствор. Гипс синтезировали, приливая в водный раствор, содержащий ионы радиоактивного изотопа кальция, серную кислоту. Выпадающий осадок CaS042H20 многократно промывали водой и спиртом с последующей сушкой.
Для определения коэффициентов диффузии был применен абсорбционный метод «толстого» слоя. Сущность этого метода, теоретические основы которого разработаны А. А. Жуховицких и В. А. Геодакяном , заключается в измерении скоростей диффузии исследуемого вещества. В работе использовались ненасыщенные растворы, что исключало возможность их кристаллизации.
Очень важно полностью насытить поры фильтров водой, ибо в случае частичного заполнения их сорбированные пузырьки воздуха искажают картину. Пакет из 8—10 фильтров в стеклянной трубке подвергали глубокому вакуумированию (10“4 мм рт. столба) при 300° в течение 3—4 час., после чего трубку запаивали.
При разрушении запаянной трубки в дважды прокипяченной и остуженной оде происходило насыщение фильтров одой, затем фильтры промывали и опытов в бюксах с водой. Эксперимент заключался в нанесший на поверхность фильтра одной капли исследуемого вещества. Фильтр на подставке помещали под трубку счетчика и включали .
После получения данных по кинетике убывания активности с поверхности фильтра, его помешали в бюкс с известным количеством воды. Измеренную ¦ц рез 20 час. активность принимали за Полноту промывания фильтров для их повторного использования контроль по активности сточных вод; проминку прекращали лишь после того, как фильтр полностью отмывали от разноактивного вещества.
При работе с карбонизирующимися веществами испытания проводили в атмосфере аргона или азота.
Результаты опытов графически предопределены на рисунке В таблице приведены вычисленные по этим данным ориентировочные коэффициенты диффузии перечисленных выше вяжущих веществ.
Из таблицы следует, что наименьший коэффициент диффузии имеет белнт характеризующийся и самыми длинными сроками твердения, наибольшие — гипс и известь, гидратационное твердение которых протекает очень быстро Интересно сопоставить величины коэффициентов диффузии извести и силикатов кальция. Установлено, что энергия активизации диффузии этих веществ в воде одного порядка. Это означает, что и при повышенных температурах сохранится примерно такое же соотношение между коэффициентами диффузии, как и приведенное в таблице (для 25°). Это обстоятельство помогает объяснить причины возникновения каемок гидросиликатных новообразований в непосредственной близости от зерен кварцевого песка при автоклавной обработке известково-песчаных смесей.
Кроме повышенного значения коэффициентов диффузии, характеризующих ускоренное продвижение ионов в воде, следует учесть также большую растворимость извести при комнатной температуре в сравнении с кварцевым песком даже высокой дисперсности.
Таким образом, с помощью разработанной методики нами определены приближенные величины коэффициентов диффузии для случая в веде при комнатной тем-е дату ре гипса, извести. Показано значение этих объективных характеристик для понимания процессов твердения вяжущих веществ.