Электродвижущая сила

Динамику электродвижущей силы (ЭДС) твердеющих при различных температурах цементного теста и растворных смесей можно определять в упомянутой форме (см. рис. 4.7) с размещением в противоположных стенках цилиндрических медного и угольного электродов диаметром около 15 мм. В качестве регистрирующего прибора следует использовать цифровой гальванометр. В форму укладывают и тщательно уплотняют цементную навеску, поверхность закрывают диэлектрической крышкой и через каждые 5—10 мин с момента затворения цемента водой снимают показания прибора.

Электродвижущая сила возникает вследствие различной природы помещенных в электролит (взаимодействующую цементную систему) электродов. На величину напряжения гальванического элемента оказывают преимущественное влияние протекающие в объеме цементного теста электрохимические процессы. Разумеется, определенную погрешность накладывают поляризация межфазной зоны электродов, электрическое сопротивление гальванометра и соединительных проводов, однако в данном случае практический интерес представляет не столько количественный, сколько качественный аспект — характер изменения данного электрофизического свойства.

Анализируя полученные кинетические кривые (рис. 4.9, 4.10), отметим следующее:

  • 1) гальваническая пара помещена во взаимодействующую цементную среду с постоянно меняющимся химическим составом. Начальное гашение свободной извести, ее стадийный (90 ± 10 минутный) выброс из структуры минералов в поровую жидкость, потребление цементными частицами порций диполей, развитие в межзерновых пустотах вакуума, самоорганизация системы, стадийное стяжение клинкерных зерен — все эти явления незамедлительно отражаются динамикой рассматриваемого свойства. Особенно ярко структурно-химические метаморфозы просматриваются в высококонцентрированных системах на основе чисто клинкерных вяжущих (тесто с В/Ц = 0,27, рис. 4.9, а);
  • 2) взаимодействие цементных минералов с водой затворения осуществляется в плотной области границы раздела фаз, в связи с чем водоцементный фактор, заполнители (в том числе, минеральные добавки) не оказывают влияния на качественный ход процесса. На это обстоятельство указывает неизменность времени наступления характерных переломных точек кривых на всех исследованных составах при обычных температурных условиях твердения (затененные области, рис. 4.9, а). С повышением количества воды затворения, введением заполнителя и уменьшением в цементе клинкерной составляющей начальные структурные преобразования сглаживаются. Однако данный момент справедлив для принятого метода испытаний (при использовании других электродных пар и более чувствительного регистрирующего прибора результаты могут быть иными);
Кинетика ЭДС цементного теста (а) и растворной смеси (б) на воскресенском п/ц М-500 при обычном твердении

Рис. 4.9. Кинетика ЭДС цементного теста (а) и растворной смеси (б) на воскресенском п/ц М-500 при обычном твердении

3) идентичность характера кривых ЭДС цементного теста на новороссийском портландцементе (C3S-60, C2S-12, С3А-7, C4AF-14, трепел — 7 %, тонкость помола — 8,8 %) и подольском шлакопортландцементе (C3S-56, C2S-18, С3А-6, C4AF-12, шлак — 54 %, тонкость помола — 9,3 %) в районе 270 и 360 мин указывает на малое влияние минералогического и вещественного составов вяжущих продуктов на начальный структурообразующий процесс;

  • 4) финалом всех кинетических кривых является резкий сброс показателей до практически нулевого уровня. Причем для некоторых составов имело место периодическое снижение величины ЭДС: для цементного теста на воскресенском вяжущем с В/Ц = 0,33 — через 200 и 350 мин, для растворной смеси с В/Ц = 0,50 — через 270, 360 и 450 мин с момента затворения цемента водой (см. рис. 4.9); для цементного теста на подольском шпц с В/Ц = 0,28 — через 270 и 430 мин (рис. 4.10, а). Исключительное единодушие составов, кратность отмеченных сроков стадийности нормального твердения цемента (90 ± 10 мин) указывают на закономерность явления, непосредственно связанного со структурообразующими процессами в вяжущих системах;
  • 5) с понижением температуры твердения сбросы показателей наблюдаются на значительно более поздних этапах (рис. 4.10, б), что также косвенно подтверждает отмеченную выше закономерность. При пониженных температурах вода представляет собой высокоассоциированную малоактивную среду, значительно удлиняющую подготовительные индукционные периоды и замедляющую тем самым поверхностные гидратационные явления.
Кинетика ЭДС цементного теста на подольском шпц М-300 при температурах твердения 20 ± 2 °С (о) и 5 ± 2 °С (б)

Рис. 4.10. Кинетика ЭДС цементного теста на подольском шпц М-300 при температурах твердения 20 ± 2 °С (о) и 5 ± 2 °С (б)

Существенный интерес представляет природа финальных сбросов показателей. Вряд ли стоит искать причину данного явления в кристаллизационных процессах, образовании и развитии кристаллогидратной структуры и т. п. Дело заключается в банальном нарушении контакта электродов с исследуемой вяжущей системой, вызваном стадийным стяжением, самоорганизацией клинкерных частиц. В начальный период твердения, когда смесь характеризуется высокой пластичностью, достаточным количеством воды затворения, самоуплотнение системы не сказывается заметным образом на контакте электродов с твердеющим материалом. По мере же химического связывания молекул воды, обезвоживания составов, повышения их хрупкости, объемные усадочные процессы приводят к деформациям сдвига, проскальзыванию формирующегося микробетона относительно поверхности электродов, резкому ухудшению качества их контакта, нарушению тем самым работы гальванических пар, что и фиксируется сбросами значений ЭДС. Подтверждением реальности данного механизма является кратность времени сбросов девяноста минутам, т. е. стадийности нормально твердеющего цемента.

Кинетические кривые ЭДС достаточно полно отражают химический и структурообразующий процессы, в связи с чем данное весьма просто определяемое электрофизическое свойство представляет несомненный практический интерес. Сингулярные точки кривых могут служить надежными ориентирами для характеристики цементов, оценки действия различных химических добавок, назначения конкретных активизирующих технологических воздействий.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >