Физико-химические и химические свойства
Многие свойства материалов зависят от их химического состава, размера частиц и свойств их поверхности. Эти свойства относятся к физико-химическим и химическим свойствам.
Дисперсность — характеристика размеров твердых частиц и капель жидкостей. Многие строительные материалы (цемент, гипсовое вяжущее, пигменты и т. п.) находятся в тонкоизмельченном (дисперсном) состоянии. Такое состояние вещества характеризуется большой суммарной поверхностью частиц.
Действительно, если кубик какого-либо материала со стороной 1 см и соответственно общей поверхностью 6 см2 раздробить до частиц размером 0,1 мм (условно тоже кубической формы), то суммарная поверхность материала возрастает в 100 раз и будет составлять 600 см2. Величина, характеризующая степень раздробленности материала и развитости его поверхности, называется удельной поверхностью SyK— поверхность единицы объема (см2/см3 — см“1) или массы (см2/г) материала.
Поверхностный слой материала по своему состоянию отличается от этого же вещества «в массе». Причина этого в том, что атомы (молекулы) вещества, находящиеся внутри материала, уравновешены действием окружающих атомов (молекул), в то время как атомы (молекулы) на поверхности вещества находятся в неуравновешенном состоянии и обладают особым запасом энергии. Поэтому с возрастанием удельной поверхности вещества возрастает его химическая активность. Так, например, кусок каменного угля трудно поджечь, в то же время пылеобразный уголь образует с воздухом взрывоопасные смеси. На этом же основано получение быстротвердеющих цементов путем увеличения тонкости его помола: обычный цемент имеет удельную поверхность 3000…3500 см2/г, а быстротвердеющий 4500…5000 см2/г.
Гидрофильность и гидрофобность — это свойства, показывающие отношение поверхности материала к воде.
Гидрофильными (от греч. hydor — вода, phileo — люблю, букв.— любовь к воде) материалами называют материалы, хорошо смачиваемые водой. Капля воды, попавшая на поверхность такого материала, растекается по нему. Это происходит потому, что сила взаимодействия молекул гидрофильного вещества с водой больше, чем между молекулами воды. Гидрофильность характерна для материалов, имеющих полярное строение молекул (каменные материалы, древесина, металлы и др.).
Гидрофобными (от греч. phobos — страх, боязнь, букв.— боязнь воды) материалами называют материалы, не смачивающиеся водой. Вода на их поверхности не растекается, а собирается в виде капель. Сила взаимодействия молекул таких материалов с молекулами воды меньше, чем между молекулами воды. Гидрофобность характерна для многих органических веществ, имеющих неполярные молекулы или большие неполярные участки в молекулах. Пример гидрофобных веществ — масла, парафин, битум, многие полимерные материалы, кремнийорганические вещества. Для придания гидрофобности гидрофильным материалам их поверхность обрабатывают гидрофобными веществами. Например, если бумагу пропитать каким-либо маслом, вода не только не смачивает ее, но, собираясь на ее поверхности в капли, легко скатывается с нее. В строительстве для гид- рофобизации часто используют кремнийорганические вещества.
Пластичность различных смесей порошкообразных материалов с водой во многом определяет их удобообрабатывае- мость (формуемость, способность распределяться по поверхности). Это объясняется особыми свойствами воды, находящейся на поверхности твердых частиц. Тонкие слои ЕОДЫ, окружающие твердые частицы, резко отличаются по строению и свойствам от воды «в массе». Молекулы воды в этих слоях связаны силами электростатического взаимодействия с поверхностью твердой частицы. Толщина слоя связанной воды — десятые доли микрона. Связанная вода по свойствам приближается к свойствам твердого тела, например она обладает упругостью формы. Граница между общей массой воды и водной оболочкой размытая.
При большой дисперсности твердых частиц (например, в цементном тесте или во влажной глине), вода играет двоякую роль: придает такой смеси структурную прочность и устойчивость (масса не расслаивается и не течет), и одновременно служит как бы смазкой, препятствуя прямому контакту твердых частиц и облегчая деформацию массы под действием внешних сил.
Хорошо иллюстрирует это явление пример с двумя соприкасающимися стеклами, смоченными водой: вода удерживает одно стекло около другого (их трудно разъединить) и в то же время облегчает их взаимное скольжение.
Следовательно, пластичность смесей зависит в основном от двух факторов: дисперсности (удельной поверхности) твердых частиц и возможности образования на их поверхности оболочек связанной воды. Последнее определяется степенью гидрофильности поверхности частиц. Эти же факторы определяют пластичность и неводных смесей, например полимерных мастик.
Повысить пластичность смесей можно, увеличив в ней содержание тонкодисперсных частиц или улучшив смачи- Еаемость их поверхности. Последнее достигается с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Коррозия — самопроизвольное разрушение материалов, которое вызывается химическим и электрохимическим процессами, протекающими в них при взаимодействии с внешней средой. Коррозионному разрушению подвергаются не только металлы, но и каменные материалы, бетон, пластмассы.
Основными агрессивными веществами, вызывающими коррозию, являются пресная и соленая вода, минерализованные почвенные воды, растворенные в дождевой воде газы (S02, S03, N02) — отходы промышленных предприятий, выхлопные газы автомашин. На промышленных предприятиях коррозию строительных материалов часто вызывают растворы кислот и щелочей, расплавленные материалы и горячие газы.
Особый вид коррозии — биокоррозия — разрушение материалов под действием живых организмов (грибков, бактерий и т. п.). Биокоррозия—это не только гниение органических материалов (древесины, битума и др.), но и разрушение каменных материалов и металла продуктами жизнедеятельности поселившихся в них микроорганизмов. Наиболее сильно биокоррозия проявляется в странах с жарким климатом.
Изменение структуры и химического состава пластмасс год влиянием внешней среды носит название «старение». Наиболее вредные воздействия на пластмассы — солнечное облучение, кислород воздуха и повышенные температуры.
Коррозия строительных материалов опасна не из-за химических изменений в материале, а связанными с ними изменениями физико-механических свойств материалов.
Химическая активность таких строительных материалов, как вяжущие вещества и активные минеральные до- Гавки, зависит не только от состава и строения вещества (т. е. от активности составляющих его молекул), но и от тонкости его помола — дисперсности.
Выбор стройматериалов - Физико-химические и химические свойства
Остались вопросы по теме - "Физико-химические и химические свойства", задайте их на