Сорбция воды и модуль упругости.

Воздействие адсорбции воды на строительные материалы долгое время рассматривалось через изменение размеров и таким образом изменение длины использовалось для исследования и испытания различных теорий, содержавших взаимодействие твердое адсорбат.

Сорбция воды и модуль упругости

Однако пришли к выводу, что тогда как изменение длины может быть обусловлено физическим взаимодействием, причины изменения модуля упругости материала должны включать другое, нежели физическое, взаимодействие твердого с адсорбатом.

Было сделано очень мало измерений варьирования модуля упругости цементных паст, содержащих воду или другие адсорбаты. Это могло быть связано с большими трудностями в выдерживании проб. Чтобы достичь равновесия при каком-либо давлении в течение разумного промежутка времени без накладывания больших градиентов напряжений, образцы должны быть очень тонкими, высушивание должно быть тщательно проконтролировано, а измерительная техника быть очень точной. Эти условия были выполнены в работах Середы и др, которыми использовались тонкие диски (I мм толщины), спрессованные или вырезанные из цилиндров, изготовленных из пасты.

Гидратированная нортландцементная паста содержит, главным образом, гидроксид кальция (приблизительно 20 %) и гель С—S—Н. В большинстве моделей, включая предложенные Брунауэром и Фельдманом и Середой, предполагается, что гель имеет слоистую структуру. Доказательства, которые поддерживают эту концепцию, могут быть получены при использовании следующих методов:

рентгеновских исследований и измерения плотности;

измерения втекания гелия при высушивании;

измерения втекания гелия при переувлажнении;

ядерно-магнитного резонанса;

измерения адсорбции и сканирующих петель; изотерм изменения длины вследствие сорбции воды или метанола;

изменения модуля упругости Юнга от относительной влажности;

малоуглового рентгеновского рассеяния.

Вода играет главную роль на свойства и характеристики бетона и имеет важное значение в определении природы гидратированной цементной пасты. Знание состояния воды, таким образом, важно для понимания характеристик цементного камня в бетоне.

Значительная часть воды в гидратированной цементной пасте находится между межслоевыми листками, разделяет эти листки на расстояния, несколько большие, чем одна молекула воды. На десорбционной ветви изотермы воды при 29°о-ной о. в. только 15 % испаряемой воды физически адсорбировано.

Как ядерно-магнитный резонанс, так и упругое нейтронное рассеяние показывают, что для части воды в цементной пасте понятие подвижность ограничено лишь физически адсорбированной водой и поэтому такая вода подобна межслоевой воде в глинах. Измерение сорбционных и сканирующих петель позволяет выявить условия давлений пара, при которых вода может быть выведена или вновь введена в межслоевые пространства. Эти результаты свидетельствуют о том, что листки разделяются на входы для воды, но только до определенной степени, и что вода может участвовать в связывании листков. Измеренные значения модуля Юнга подтверждают это мнение, показывают, что межслоевая вода ведет себя как часть твердого тела повышая модуль упругости.

Методы всасывания гелия и малоуглового рентгеновского рассеяния позволяют производить определение площади поверхности и гидравлического радиуса межслоевых пространств. Оба метода дают возможность установить, что, когда пода покидает структуру, в последней происходит деструкция, а когда вода вновь возвращается, структура вновь расширяется. Техника всасывания гелия также демонстрирует изменение природы системы во время циклов увлажнения и высушивания. Это свойство может быть описано как старение и его следует рассматривать как тенденцию материала занять более низкий энергетический уровень. Так, в материале уменьшается площадь поверхности путем увеличения степени слоистости, когда слои делаются больше и толще. Это приводит увеличению объема твердого вещества, межслоевых расстояний, усадке и уменьшению пористости; эти процессы ускоряются при передвижении межслоевой воды.

Похожие записи