Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Строительные материалы и изделия: технология активированных бетонов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Несколько слов о воде

Вода — химически активный компонент, структуре и свойствам которого обычно не уделяется должного внимания. Она рассматривается как некая вспомогательная среда, в которой осуществляются растворитель- ные, гидролизные, химические, кристаллизационные и прочие действия.

Между тем данный объект требует особого к себе подхода. Молекула воды (Н20) содержит пять пар электронов (одна пара образуют внутреннее электронное облако атома кислорода и не участвует в образовании химических связей; четыре — направлены к вершинам мысленного тетраэдра, две из которых химически связывают атомы водорода, а две пары остаются не поделенными). Смещение зарядов определяет полярность воды, причем, под действием внешних (электромагнитных, силовых) воздействий возможна одновременная деформация угла и длины химических и водородных связей молекулы, что изменяет свойства диполей и объясняет их «эластичность» и высокую проникающую способность.

Посредством водородных связей диполи создают временные поли- молекулярные энергетические структуры, так называемые «кластеры» или «мерцающие группы» типа (НзО)^ (рис. 2.1). Компьютерное моделирование таких высокоинформационных структур показало их огромнейшее разнообразие, представляющее цепочные, сетчатые, плоскостные, двумерные и пространственные композиции из единиц, десятков, многих сотен и даже тысяч мономерных объектов. При этом отдельные молекулы, образующие комплекс, в значительной степени теряют свою индивидуальность. Эти комплексы следует, скорее, рассматривать как самостоятельные химические соединения с достаточно высокой энергией связи. Как и индивидуальные молекулы, полимолекулярные структуры характеризуются способностью деформироваться и видоизменяться. Под влиянием внешних факторов (поверхностных сил твердой фазы, электромагнитных полей, ионизирующих излучений, вибрационных, ультразвуковых воздействий, температуры, давления, химических добавок и др.) возможны структурные изменения системы — изгиб, изменение угла и длины водородных связей, вплоть до их полного разрушения. Это явление в значительной степени влияет на подвижность диполей и активность жидкой среды, кинетику поверхностных явлений, интенсивность и полноту технологического процесса.

Структура реальной ассоциированной воды

Рис. 2.1. Структура реальной ассоциированной воды

1 — водородная связь; 2 — водород; 3 — химическая связь; 4 — кислород

Ученые выяснили, что молекулы воды формируют не единую структуру, а многообразие их типов, сосуществующих в жидкости в реальных условиях. Один из этих структурных типов формируется в виде сгустков

(кластеров) из множества (десятков и сотен) связанных тетраэдрическими водородными связями молекул, напоминающих строение льда, второй окружающий сгустки тип менее ассоциирован и упорядочен (рис. 2.2). По- лимолекулярные структуры (кластеры) иногда называют «мерцающими группами», поскольку идет постоянный обмен их периферийными диполями. Повышение температуры вплоть до точки кипения и многие другие (химические, электрофизические, акустические) воздействия приводят к нарушению сложившегося порядка, искажению и разрушению сгустков, уменьшению их количества и доминированию разупорядоченной структуры. Это, в частности, объясняет нелинейную зависимость плотности (вязкости) воды от температуры. Упорядоченные скопления имеют меньшую плотность (большую вязкость), чем неупорядоченные элементы.

Реальная структура воды

Рис. 2.2. Реальная структура воды

1 — кластеры; 2 — молекулы воды

Следовательно, вряд ли заслуживает «формула жизни» того к ней безразличия, которое обычно используется при объяснении многих явлений, в том числе, сущности отвердевания цементных материалов. В основе (первопричиной) взаимодействия гетерогенной системы «цемент — вода» лежат не растворительные, гидролизные, насыщающие, кристаллизационные и тому подобные действия, а силы электростатической природы. Под действием электромагнитного поля поверхностных элементов кристаллической решетки цементных минералов происходит мгновенное перераспределение диполей и кластеров на границе раздела фаз, определенная их ориентация и упорядочивание, создание своеобразной энергетической структуры (цементной «мицеллы» [41]), коренным образом влияющей на дальнейшее развитие процесса. Уточнение «конструктивного устройства» межфазного энергетического комплекса может дать ответ на многие до сих пор существующие вопросы.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>