Лекция Бейорганикалық байланыстырғыш заттар негізінде алынатын құрылыс материалдары
Лекция 6, 7 Бейорганикалық байланыстырғыш заттар
жүктеу/скачать 399,51 Kb.
|
| Лекция 6, 7
Бейорганикалық байланыстырғыш заттар 1. Жалпы мәліметтер. Органикалық емес тұтқыр заттар деп көбінесе майда ұнтақ түріндегі, сумен араласқанда (немесе сирек жағдайда бірқатар тұздың су ерітіндісімен) біртіндеп қататын пластикалық тұтқыр масса, уақыт өтісімен қатты тас түріндегі денеге айналатын «тұтқыр қамыр» түзуге қабілетті материалдарды айтады. Органикалық емес тұтқыр заттар (әк, гипс, цемент, т.б.) осы белгілері бойынша органикалық тұтқырлардан, мәселен битумдар мен смолалардан ерекшеленеді. Соңғыларды әдетте органикалық сұйықтарда балқыту немесе еріту арқылы жұмыс жағдайына келтіреді. Бұл тарауда органикалық емес тұтқыр заттар ғана қаралатындықтан олар ендігі жерде жәй ғана тұтқыр заттар немесе тұтқыр материалдар, ал кейде қысқартылып – тұтқырлар деп аталатын болады. Тұтқыр заттар негізінен құрылыс лайларын бетондар мен олардан жасалған бұйымдар әзірлеу үшін пайдаланылады. Егер тұтқыр қамыр майда толтырғыштармен, мәселен құммен біріктірілетін болса, алынған материалды құрылыс лайы деп атайды, ал ірі толтырғыштар қосқанда мәселен қиыршық тас, бетон алынады. Бұл қолтума тас материалдарында тұтқыр толтырғыштардың түйіршіктері үшін байланыстыратын зат (байланыс минералдық желім) ретінде қызмет етеді. Тұтқыр заттарды ауалық және сулық деп бөледі. Ауалық тұтқыр заттар ауасы бар ортада ғана қатуы, өзінің беріктігін арттыруы және сақтауы мүмкін, бірақ суда төзімділігі төмен. Бұл топқа ауалық әк, гипсті және бірқатар басқа да тұтқырлар жатады. Сулық тұтқырлар іс жүзінде ауада да, суда да қатуға және беріктігін ұзақ уақыт суда сақтауға қабілетті. Алайда, бастапқы кезеңінде қатып келе жатқан масса құрамында су болуы міндетті, өйткені су болмаса оның қатты денеге айналуын туғызатын химиялық реакция жүрмейді. Мұнан кейін бірнеше жыл бойы, беріктік ылғалдылығы жеткілікті орта жағдайында арта береді. Ал құрғақ жағдайда сулық тұтқыр заттан жасалған материалдың беріктігі артпайды, бірақ сақталады. Сулық тұтқырлар тобына сулық әк, портландцемент, шлакты портландцемент, пуццоланды портландцемент, гипстіпуццоланды цементтер, сондай-ақ бірқатар өзге тұтқырлар жатады. Тұтқырларды көп жағдайда қату жылдамдығы бойынша бағалайды. Ең тез қату жылдамдығымен ерекшеленетін –құрылыс гипсті; ол бірнеше сағат ішінде елеулі қаттылыққа ие болады. Барынша баяу қататын – ауалық әк. Ол қалыпты жағдайда бірнеше апта немесе айлап уақыт өтуімен ғана елеулі қаттылыққа ие болады. Құрылыстық материалтануда тұтқыр заттың қату процесінде екі кезеңді ажырату қабылданған: жабысу және қатудың өзі. Процесті бұлайынша бөлу барынша шартты сипатта болғанымен, практикалық мақсаттар үшін тиімді. Тұтқыр қамырдың иілгіштігі азайып кете бастағаны аңғарылса, бұл сәтті жабысудың басталуы деп атайды. Көптеген цементтердің жабысуының басы суға батырылғаннан соң 45 минут өткенде көбінесе 3-4 сағаттан соң басталады. Бұл уақыт ішінде өндірісте бетон қоспасын араластырып, тасымалдап және орналастырып үлгереді. Жабысқанға дейін тұтқыр қамыр айқын байқалатын тиксотроптық қасиеттерге ие, яғни сілкілегенде және басқа механикалық әсер ету кезінде сұйықталуға, ал одан соң тыныштықта тұрғанда қою тұтқырға қайта айналуға бейім. Тұтқыр қамырдың тиксотропиясы практикада кең қолданылады, мәселен бетон лайын дірілдету арқылы тығыздауда. Тұтқыр қамыр толық қоюланып, қатты денеге айналғанымен практикалық елеулі беріктікке ие бола қоймаса, мұндай сәтті, жабысудың аяқталуы деп санайды. Көптеген цементтерде ол сумен араластырған соң шамамен 6-8 сағаттан соң, бірақ 10 сағаттан артық емес уақытта жүреді. Жабысу кезінде тұтқыр су системасында ішкі құрылым түзілу процесі басталады. Тұтқыр қамырда көп мөлшерде еркін (яғни реакцияға енбеген) су болғандықтан, сонымен бірге ол тұтқыр бөлшектеріне ондағы микросаңылаулар арқылы тереңдей енеді. Оның өте жұқа қабатындағы қатты дененің бетіне тиіп жатқан судың ерекше қасиеттері бар, ол туралы І – тарауда айтылған еді. Мұндай су химиялық жағынан бейтарапты, бірақ оның молекулалары академик П.А.Ребиндердің теориясы бойынша микросаңылаулардың дамып, тереңдеуіне әкелетін өзіндік сыналаушы әрекет жасайды. Қатты бөлшектердің қопсытылуы, яғни диспергирленуі жүреді, бұл пайдалы, өйткені тұтқыр заттардың реакциялық қабілеті артады. Бұл одан әрі жалғасатын химиялық және физика-химиялық процестер нәтижесінде (материал беріктігіне әкелетін) олардың одан әрі қатуы үшін маңызды. Механикалық беріктігі бойынша көптеген тұтқырларды маркаларға бөледі. Мәселен, цемент маркасы көбінесе ГОСТ бойынша жасалып, 28 тәуліктен соң сыналған үлгінің ию және қысу кезіндегі беріктік шегімен (кг/см2) анықталады. Тұтқыр заттардың беріктігі кең аралықта болады. Мәселен, жоғары маркалы цементтерде ол 50-60 МПа (500-600 кгс/см2) құрайды, ол қалыпты температурада 28 тәулік қатқан ауалық әкте тек 0,4-0,8 МПа-ға (4-8 кгс/см2) жетеді. Тұтқыр заттардың сумен әрекеттесіп қату механизмін анықтау, зерттеушілердің көптен бері назарын аударуда. Бұл саладағы мұқият зерттеулердің бірі академик А.А. Байковтікі. Оның 1923ж. жариялаған теориясы қатудың барлық процесін үш кезеңге (немесе сатыға) бөледі: дайындық (байыту), коллоидациялау және кристаллизациялау. Тұтқыр заттардың бөлшектері (гипстің, цементтің) сумен қосылғанда бетінен бастап езіліп, уақыт өтісімен қаныққан ерітінді түзеді. Сонымен, бір мезетте, осы тұтқыр затты құрайтын құрамалардың сумен әрекеттері пайда болады. Портландцементтегі су бір мезетте гидролиз процесінде түзілетін кальций гидрототығымен байытылады. Мұның бәрі дайындық кезеңін құрайды. Мұнан әрі тұтқыр таза сумен емес, тиісті құрамның байытылған ерітіндісімен әрекетке түседі. Гидратты түзілімдердің сусыз немесе аз гидратталғандарға қарағанда ерігіштігі төмен. Мәселен, қалыпты температурада реакцияның түпкі нәтижесі болып табылатын қос сулы гипстің ерігіштігі тұтқыр ретінде алынған жарты сулы -дан шамамен 5 есе аз, сондықтан да бастапқы тұтқыр заттағы құрылымдарға қатысты алғанда, байытылған лай жаңа түзілімге қарағанда, шамадан тыс байытылған болып табылады. Бұл жаңа түзілімдер лайдан ұлпа (гель) түрінде бөлініп, массаның қатқылануын тудырады, коллоидтау кезеңіне сәйкес келетін тұтқыр қамырдың жабысуы жүреді. Түзілген гель тұрақты болғандықтан біртіндеп баяу ғана кристалл өскіндерге айналады. Сонымен бірге гельдің сусыздануы жүреді, босаған суды тұтқыр заттың әсерге түспеген бөлшектері сорып алады. Осы үшінші кезеңде шын мәніндегі қату жүреді, яғни тұтқыр қамыр қатты тас түріндегі денеге айналады. Аталмыш кезеңдер қатаң түрде бірінен соң бірі жүрмейді, керісінше барлығы бірнеше бастапқы, әртүрлі процесс өзінше жүріп жатады. А.А.Байков тұтқырлардың қатуы жөніндегі осы теорияны жасағалы бері өткен ондаған жыл ішіндегі бұл процестерді совет және шет ел ғалымдары кеңінен зерттеді. Олардың еңбектері бірнеше рет түрлі конференция, конгрестерде, атап айтқанда цемент химиясы жөніндегі халықаралық конгрестерінде талқыланды. Бұл конференциялар мен конгрестер совет ғалымдарының белсенді қатысуымен өтті. Бұл жұмыстарда классикалық, химиялық және физика-химиялық тәсілдері кеңінен пайдалануымен қатар, эксперименттің қазіргі заманғы тәсілдері (рентгеноскопиялық, дифференциалды-термикалық, электронды микроскопия, ИК-спектроскопия, т.б.) қолданылады. Мұның өзі қату теориясының түрлі жақтары мен әр бөлшектерін барынша жан-жақты зерттеуге мүмкіндік береді. Алайда, тұтқырлардың қату процесі өте күрделі, өйткені тұтқыр құрамындағы түрлі минералдардың өзара қатынасы кезінде жүретін химиялық реакциялардың алуан қырлылығымен, сумен байланысты. Сонымен бірге орта құрамының, түрлі қоспалардың, температураның, т.б. факторлардың бұл реакциялардың барысына, сондай-ақ өзара байланыс өнімінің құрамы, құрылымы мен қасиеттеріне әсері зор. Түрлі жұмыстардың нәтижесіндегі жиі кездесетін ала-құлалықтар осыдан келіп шығады. Ал әзірге тұтқырлардың қатысуының қатты денелер химиясы, физикасының, беттік құбылыс химия-физикасының және басқа да аралас білім саласының ең соңғы жетістіктерінің жалпы теориясы жоқ. Сондықтан төменде, тұтқыр заттардың негізгі топтарын қарастыру кезінде әрбір жеке жағдайда тұтқыр заттың тас тектес денеге айналуын тудыратын, жеке оның беріктігін арттыруға ықпал ететін физика-химиялық процестердің ерекшеліктері түсіндіріліп отыратын болады. жүктеу/скачать 399,51 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|