Практическое обучение

- Практическое обучение: микроструктура и макроструктура. Рентгеноспектральный анализ. Спектральный метод

Все искусственные строительные материалы образуются из соединения мелких зародышей. Материалы коагулируют, конденсируются и имеют кристаллическую структуру. Известно, что пористость материалов, относящихся к каждой группе, различна. В некоторых случаях объем взаимосвязанных и всесторонне замкнутых пор, а также трубок в микроструктурных телах составляет большой объем. Зависимость происхождения таких пор от технологических процессов подготовки материала, вида связующих веществ и их физико-химических свойств. Поры в микроструктурных материалах 1-2 * 10-7см. не превышает. Невидим невооруженным глазом. Свободная вода в взаимосвязанных открытых трубках после закачки, 50000*10-7 см. образуются поры по размеру.

Если поры, трубки и другие дефекты в материалах видны невооруженным глазом, макроструктура говорит. Большие поры в искусственных строительных материалах, пустоты или трещины заметны при неправильном расположении наполнителей между собой, а также при использовании песка или минерального порошка, которые плохо измельчаются.
Бетонная структура образуется в результате затвердевания бетонной смеси. На его формование решающее влияние оказывают вмятины и затвердевание цемента.

I-плотная; II-плотная с пористым наполнителем; III-клетчатая; IV-зернистая; RB - средняя прочность конструкции; R1 и R2-прочность составляющих бетонную композицию.

В начальный период после смешивания цемента с водой в процессе гидролиза тройного силиката кальция выделяется гидроксид кальция, образуя насыщенную смесь. Эта смесь будет содержать сульфатные, гидроксидные и щелочные ионы, а также небольшое количество кремнезема, глинозема и железа. Высокая концентрация ионов кальция и сульфата наблюдается вскоре после смешивания, так как в течение нескольких минут начинают выпадать в осадок вновь образующиеся вещества – гидроокись кальция и эттрингит.

Примерно через час начинается вторая фаза гидратации, при которой происходит образование очень мелких гидросиликатов кальция. Гидратные фазы, которые повторно возникают в результате участия в реакции только верхних слоев частиц цемента, характеризуются очень мелкой гранулометрией с небольшими изменениями размера частиц цемента. При увеличении количества и плотности вновь образующегося вещества его пограничный слой становится менее водопроницаемым примерно за 2-6 часов. Вторая фаза ослабленной гидратации называется «латентным периодом» гидратации цемента.
Третья стадия процесса гидратации характеризуется началом кристаллизации гидроокиси кальция из смеси.
Этот процесс идет очень интенсивно. Гидросиликат кальция и этилгит может расти в виде длинных волокон, которые проходят через поры и распадаются на более мелкие фрагменты, таким образом формируется “основная” структура цементного камня.
Цементный камень-основной компонент, влияющий на свойства и долговечность бетона. В свою очередь свойства цементного камня зависят от минерального состава цемента, который определяет прочность химических связей между элементами конструкции и микроструктуры. Изменяя минеральный состав связующего вещества и условия затвердевания, можно образовывать сложные структуры цементного камня, состоящие из различных микроструктур: сыпучих, зернистых, волокнистых, пористых и других типов (рис.1.11). В технологии бетона используются различные вяжущие вещества, применяются разные условия упрочнения бетона, поэтому в бетонах могут встречаться разные микроструктуры цементного камня

картина. Микроструктуры цементного камня и бетона, полученные с помощью электронно-сканирующего микроскопа
сверху – конструкции в районе соединения цементного камня с наполнителем; снизу-строение цементного камня.
Различные бетоны имеют уникальную структуру. Для тяжелых бетонов это плотная структура, а для легких конструктивных бетонов-плотная структура с пористой смесью, в то время как сыпучие бетоны имеют сыпучую структуру, а крупнопористые-зернистую структуру. Конечно, в представленных формах видообразование условно, на самом деле структура бетона отличается крайней сложностью, например, в плотной структуре тяжелого бетона цементный камень будет иметь большое количество пор, в плотной структуре легкого бетона поры будут наблюдаться не только в наполнителе, но и в цементном камне, отдельные ячейки в пышной структуре могут быть связаны между собой капиллярами и т. д. Но представление о типах конструкции можно получить, используя специфические для каждого случая особенности состава бетона, а затем спроектировать его.
Состав бетона неоднороден. Некоторые объемы материала могут сильно отличаться друг от друга по своим свойствам, что влияет на конечные свойства. Цементный камень и наполнитель, отдельные частицы наполнителя и отдельные микроразмеры цементного камня могут различаться по своим свойствам. В среде воздействия будут присутствовать дефектные участки, неповрежденные частицы, микродисперсии и другие элементы, снижающие целостность материала, как в основной массе цементного камня. на рисунке показано изменение прочности бетона по поперечному сечению. Кроме того, структура и свойства бетона могут незначительно отличаться в разных продуктах и образцах, даже в тех, которые сделаны из одного и того же состава