Конструкция и динамика развития ДЭС

Учитывая вышеприведенные данные, можно заключить, что на границе раздела фаз «поверхность цементного зерна — вода» в первые же мгновения соприкосновения реагентов формируется неравновесный ДЭС, метастабильность которого определяет тенденцию последующего развития энергетического комплекса. Избыток неском- пенсированного заряда, безусловно, находится в цементном зерне, что приводит к непрерывному притоку освободившихся диполей к цементным минералам. При этом возможно два варианта:

  • 1) молекулы воды, разорвав водородные связи комплекса и попав в зону действия электромагнитного поля активных центров, адсорбируются на свободных точках (рис. 2.7, поз. 3);
  • 2) освободившиеся диполи «скатываются» по внутренней поверхности полимолекулярных шатровых сводов и концентрируются у адсорбционных центров (рис. 2.7, поз. 1).

И в том, и в другом варианте необходим разрыв относительно слабых (5—10 ккал/моль) межмолекулярных водородных связей, однако в первом случае необходима дополнительная затрата энергии для преодоления электростатических сил притяжения ассоциированных диполей комплекса. В этой связи второй вариант, предусматривающий дисперсионное «скольжение» в поле действия полимолекулярной системы молекул воды к адсорбционным центрам (показано стрелками на рис. 2.7, а) выглядит более предпочтительным.

Для представления динамики развития процесса применительно к взаимодействующей и отвердевающей цементной системе следует определиться с «конструкцией» переходного энергетического комплекса. Было бы заманчиво рассечь элементарное сферическое образование (см. рис. 2.5) и отсканировать его внутреннее содержание. Однако эта затея — возможность будущего, на данный же момент имеются следующие факты:

  • 1) при введении в минеральную (в том числе цементную) систему ограниченного количества молекул воды имеет место рассредоточенная (локализованная) адсорбция диполей на активных центрах подложки в виде ассоциированных комплексов;
  • 2) поскольку дополнительно вводимые порции воды адсорбируются на первичных ассоциатах, увеличивая их размер, можно заключить, что это увеличение связано с «разрастанием» своеобразных «крон» формирующейся полимолекулярной системы;
  • 3) смыкание «крон» кластеров — результат последовательного повышения водосодержания или неизбежная картина при разовом введении достаточного количества воды, что характерно для обычного способа приготовления бетонных смесей;
  • 4) граничный слой воды имеет пористое (доменное) строение, что косвенно подтверждается как упомянутыми работами [44, 45], так и оптической микроскопией в отраженном свете — отчетливо различимыми сферическими образованиями под водным массивом (см. рис. 2.5, а);
  • 5) пористое строение граничной высокоассоциированной, динамичной (постоянно видоизменяющейся) среды, присутствие на поверхности твердой фазы энергетически не насыщенных активных центров придают системе метастабильность и тенденцию развития;
  • 6) элементарное энергетическое образование вряд ли напоминающую опрокинутую на минеральную поверхность полусферу; это, скорее, — шатровая многоопорная конструкция с наружным диаметром (DHCX) около 0,4—0,5 мкм (рис. 2.8);
  • 7) по аналогии с повсеместной шестилучевой симметрией снежинок, распространенными в природе наиболее устойчивыми шестимолекулярными «квантами воды» (по К. Джордану), шестигранной конфигурацией структур (увеличено на рис. 2.4, б), можно предположить о шестиопорном шатровом строении энергетических переходных комплексов (см. рис. 2.8). Их опорными элементами также вряд ли являются мономерные объекты, однако это — предмет дальнейшего уточнения и развития.
Строение элементарного энергетического комплекса цементной системы

Рис. 2.8. Строение элементарного энергетического комплекса цементной системы:

1 — фрагмент цементной частицы; 2 — полимолекулярный дипольный свод; 3 — зона свободной воды

Контрольные вопросы и задания

  • 1. Описать сырье, подготовку, режим обжига и охлаждения клинкерного расплава при производстве портландцемента.
  • 2. Влияет ли скорость охлаждения клинкера на свойства (интенсивность твердения, активность, прочность) портландцемента?
  • 3. Какова физическая сущность влияния резкого охлаждения клинкерного расплава на кристаллохимическое строение силикатов кальция?
  • 4. Целесообразна ли разработка высокоэффективных холодильников для цементного производства?
  • 5. В чем состоит особенность кристаллохимического строения силикатов кальция?
  • 6. Что относится к активным центрам (точкам начинающейся гидратации) цементных минералов?
  • 7. Описать строение, свойства, уникальность «формулы жизни» — воды, причины ее чрезвычайной чувствительности к внешним воздействиям.
  • 8. За счет чего вещество, состоящее из двух газов, представляет собой жидкость, продукт совершенно иного агрегатного состояния?
  • 9. В чем состоит особенность адсорбции диполей воды на минеральной (в том числе, клинкерной) подложке?
  • 10. Чем можно обосновать неизбежность электроповерхностных явлений во взаимодействующей цементной системе?
  • 11. Описать строение и общий вид формирующегося на границе раздела фаз ДЭС (переходного энергетического комплекса).
  • 12. В чем состоит физическая сущность энергетической метастабильности (неравновесное™) ДЭС цементной системы?
  • 13. Какими экспериментальными результатами можно подтвердить пористый характер двойного слоя?
  • 14. Какой путь развития переходного энергетического комплекса (аккумулирования собственной энергии) наиболее рационален?
  • 15. Отметить косвенные признаки возможного шестиопорного шатрового строения энергетических комплексов.
  • 16. По какой причине регламентирована продолжительность хранения портландцемента?
  • 17. Какими технологическими приемами возможно частичное «омоложение» лежалого цемента?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >