1.3. Химические и физико-химические свойства
Химические свойства материала характеризуют его способность к химическим превращениям под влиянием веществ, с которыми он находится в соприкосновении. Способность материалов к химическим реакциям может быть полезной и вредной. Так, цемент, гипс, известь должны реагировать с водой, иначе невозможным было бы получение бетонов. Но в тоже время с химической природой материала связана возможность его разрушения под влиянием агрессивных веществ, находящихся в окружающей среде.
Для приближенного суждения о стойкости материала в кислых и щелочных средах можно использовать его модуль основности, %:
Мо = СаО + МgО + Nа2 (К2О) / SiО2 + Аl 2О3 + Fе2О3 .
Материал, модуль основности Мо которого меньше единицы (кварцевый песок содержит 95–98 % SiО2), устойчив к действию кислот, но разрушается в щелочной среде; если у материала Мо больше единицы (цементный камень, известняк, мрамор содержат более 2/3 СаО), то он легко разрушается кислотами, но стоек к щелочам.
Физико-химические свойства. Химическая активность вяжущих веществ или минеральных добавок зависит от их состава, строения, а также от тонкости их измельчения. Причина в том, что химические процессы протекают либо при непосредственном контакте этих веществ друг с другом (то есть на поверхности), либо при растворении веществ (растворение происходит также с поверхности). Таким образом, чем больше поверхность вещества, тем оно активнее в химическом отношении. Поверхность сильно возрастает при увеличении степени измельчения его частиц (рис.1.2) Степень измельчения вещества характеризуется величиной, называемой удельной поверхностью. Удельная поверхность – суммарная поверхность всех частиц единицы массы вещества (см2/г).
Удельная поверхность тонкомолотых материалов достигает больших значений: обычный портландцемент – 2000–2500, а тонкомолотый быстротвердеющий – 3000-4000 см2/г. Чем больше удельная поверхность, тем быстрее частицы цемента взаимодействуют с водой и быстрее твердеет цемент.
а б
Рис. 1.2. Образование новых поверхностей при дроблении частицы материала: а– частица до дробления; б– после дробления
1.4. Технологические свойства
Технологические свойства характеризуют поведение материала при его производстве (например дробимость скальных пород, уплотняемость, слеживаемость, нерасслаиваемость асфальто- и цементобетонных смесей, вязкость битума, эмульсии).
Дробимость – способность каменных материалов при ударе делиться на части различных размеров и форм. Желательно, чтобы при дроблении было минимальное количество лещадной и игольчатой форм.
Вязкость – способность жидкообразных смесей оказывать сопротивление перемещению одних слоев по другим под действием внешней среды.
При производстве асфальто- и цементобетонных смесей в процессе перемешивания исходных материалов вязкость вяжущих должна быть минимальной для полного обволакивания каменного материала вяжущим. В асфальтобетонных смесях это достигается повышением температуры, в цементобетонных – увеличением содержания воды и добавлением пластификаторов.
Уплотняемость – способность асфальто- или цементобетонной смеси приобретать заданную плотность при наименьших энергетических затратах. Уплотняемость смесей в конечном счете влияет на их прочность, водонепроницаемость, стойкость к агрессивным воздействиям внешней среды.
Нерасслаиваемость – способность смеси, состоящей из минеральных зерен различной крупности и вяжущего, сохранять однородность при транспортировании и укладке.