Структура бетонной смеси и роль воды в ее физико-химическом преобразовании в бетон

Рассматривается структура бетонной смеси: подсистема СаО–SiO₂–Н₂O; основные и кислотные адсорбционные центры по Льюису; взаимодействие молекул воды с ними с переносом протона; гидролиз нестехиометрических неустойчивых силикатных минералов и образование наноструктуры в бетонной смеси, состоящей их дисперсных наногелей SiO₂, Са(ОН)₂; взаимодействие наноструктуры с водой с образованием промежуточных активных частиц Н+, ОН–, Н*, ОН*, приводящих к схватыванию. Промежуточные активные частицы взаимодействуют с адсорбционными центрами SiO₂ и между собой. Происходит рекомбинация молекул воды, но по закону сохранения заряды на поверхности наночастиц сохраняются, вследствие чего происходит схватывание. Образуются пересыщенные неустойчивые твердые растворы – гидросиликаты кальция, которые подвергаются спинодальному распаду с образованием нанокластеров гидросиликатов, очень активных в момент выделения, что и приводит к твердению. Показано, что схватывание и твердение есть размерный и химический эффект наночастиц, гидросиликатов кальция и других частиц, приводящих к схватыванию и твердению. Основным и начальным условием для реализации этих процессов является необратимая экзотермическая реакция разложения воды на радикалы Н*, ОН* с компенсацией, равной 25 кДж/моль

В.Н. ВЕРНИГОРОВА, д-р хим. наук,
С.М. САДЕНКО, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, 28)

1. Вернигорова В.Н. Физико-химические основы образования модифицированных гидросиликатов кальция в композиционных материалах на основе системы СаО–SiO₂–Н₂О. Пенза: Изд-во ЦНТИ, 2001. 367 с. 

2. Везенцев А.И. Химия нанокластеров и нанокомпозитов. М.: Институт АйТи, 2011. 146 с. 

3. Пул Г. Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2006. 260 с. 

4. Балабанов В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. М.: Эксмо, 2008. 256 с. 

5. Киселев В.Ф. Поверхностные явления в полупро водниках и диэлектриках. М.: Наука, 1970. 399 с. 

6. Вернигорова В.Н., Саденко С.М. О нестационарности физико-химических процессов, протекающих в бетонной смеси // Строительные материалы. 2017. № 1–2. С. 86–89. 

7. Пшежецкий С.Я. Поверхностные соединения в гетерогенном катализе // Сб. «Гетерогенный катализ в химической промышленности». М.: Госхимиздат, 1955. 158 c. 

8. Воеводский В.В., Кондратьев В.Н. Радикалы в цеп ных реакциях // Успехи химии. 1950. Т. 19. Вып. 6. С. 673. 

9. Гусев А.И. Физическая химия нестехиометрических тугоплавких соединений. М.: Наука, 1991. 286 с. 

10. Патент на изобретение № 2253635. Отвержденная форма силиката кальция, имеющая высокую прочность / Мацуяма Хироёси, Мацуи Кунио, Симизу Тадаси. Заявл. 19.02.2001. Опубл. 29.08.2002. 

11. Кобаяси Н. Введение в нантохнологию / Пер. с яп. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. 134 с.