Наукоемкая  технология  конструкционного  бетона  как  композиционного  материала.  Часть  2

   И последнее в данном аспекте. Это оценка свойств поверхности наполнителей в системе вяжущих по распределению центров адсорбции (РЦА) с учетом кислотно-основных показателей их поверхности, точнее так называемых апротонных кислотных центров (рКа>13). При предельном содержании рКа – 16 мг-экв. на м2 поверхности, превышение данного предела приводит к резкому ускорению стадии гидратации цемента (по кинетике тепловыделения).
   В развитие вышерассмотренного анализа рассмотрим особенности формирования поля напряжений в неоднородной системе: цемент-наполнитель-добавка-вода. Существенными параметрами такой системы являются: химическая природа поверхности твердой фазы; виды и количество примесей; размер, форма, распределение упрочняющих частиц (цемент-добавка-наполнитель); термодинамическое состояние системы: твердая фаза-вода; внутренние остаточные напряжения и запасенная упругая энергия при гидратации цемента; сцепление и взаимодействие между частицами в матрице композита; степень преобладания сил адгезии или когезии между матрицей и заполнителями бетона; степень пористости с учетом размера, геометрии и распределения пор в матрице и в объеме всей структуры бетона.
   Под полем напряжений следует понимать, прежде всего, источник неоднородности строения структуры – содержание в материале компонентов с различными свойствами; изменчивость показателей качества и количества связей цементирующей системы вяжущего с учетом вида, состояния и количества воды, а также дефектности структуры материала в целом.
   На рис. 1 и 2 приведены физические и механо-энергетические критерии термодинамического состояния всей системы цемент-вода, совокупность взаимодействия которой свойственна процессу формирования структуры бетона как композиционного материала. Их основа строится на фундаментальных принципах, которые являются обобщением многочисленных наблюдений и выполняются независимо от конкретной природы образующих систему твердых тел и их структуру. Поэтому закономерности в соотношениях между физическими величинами имеют универсальный характер. Они отражают совокупность физических тел, их состояние, которые могут взаимодействовать энергетически между собой и с другими телами (фазами), а также обмениваться с ними веществом как дисперсным, дисперсионной средой, так и продуктами реакции. Качественно отражают субмикро-уровень формирования структуры бетона, т.е. атомно-молекулярный с размером частиц до 10 нм. С точки зрения вклада приведенных позиций в конструктивную природу начальной стадии гидратации цемента, процессы относятся к категории процессов нанотехнологии. Например, особенности электронного строения элементов исходных фаз, природа и энергия связи процесса гидратации цемента, электрохимические явления на контакте фаз цемент-вода.
   В то же время внутренние трения и связанные с ним пластические деформации при сдвиге, сжатии и растяжении при образовании цементного геля по данным, будут определять морфологию низкоосновного гидросиликата кальция типа C–S–H(I) – игольчатая, пластинчатая, скрученная, глобулярная и т.д. Указанные процессы взаимодействия способны к энергетическим действиям (диссипации) энергии, ее преобразования, в виде явлений: контракции системы цемент-вода, создания энергии запасенной упругой деформации (s2/2E) [14], где s – внутреннее напряжение; E – модуль упругости. В итоге, проявляется результирующая составляющая системы термодинамики, чрезвычайно важная для прочности бетона – процесс единства формирования структуры и ее разрушения, т.е. сформулированный принцип П.А.Ребиндера – прочность через разрушение. Подобный уровень вклада в природу формирования прочности, но через процессы структуры и строения молекул воды. Структура и свойства воды очень важны для раскрытия явлений гидратации и твердения цемента, водонепроницаемости бетона, кинетических процессов его разрушения, включая, в том числе, усадочные деформации в аспекте трещиностойкости.

   Окончание следует.

  П.Г. Комохов

  .