ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ НА ПРОЦЕССЫ ГИДРАТАЦИИ ОКСИДОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ

На предприятиях сахарной промышленности бетонные конструкции под воздействием технологических растворов, подвергаются коррозионному разрушению. Причина интенсивной коррозии заключается в низкой стойкости бетонных конструкций к агрессивным воздействиям растворов сахарозы. Однако, несмотря на распространенность данной проблемы, недостаточно изучены процессы, протекающие при коррозии затвердевшего бетона и цементного камня вообще.

Поскольку главным составляющим портландцемента является высококальциевые минералы, а сам портландцемент при гидратации проявляет невысокое тепловыделение, имеет смысл изучить гидратацию оксида кальция отдельно, а также оксидов щелочноземельных металлов в воде и главным образом в сахарном растворе.

В данной работе проводилось изучение влияния органических замедлителей на тепловыделение оксидов щелочноземельных металлов и выявление механизма их действия на процессы гидратации.

Предпоссылкой исследований явилось предположение, что оксиды щелочноземельных металлов в зависимости от размеров ионных радиусов имеют некую периодичность свойств при гидратации в сахарном растворе.

Так как расстояния между гидроксильными группами, в молекуле сахарозы, имеют фиксированную величину, то предполагалось, что с изменением ионного радиуса катиона будет наблюдаться периодичность в химической активности сахарозы по отношению к оксидам щелочноземельных металлов. Мы предполагали, что имеющиеся в молекуле сахарозы 8 гидроксильных групп могут взаимодействовать с поверхностью твердого тела по хемосорбционному механизму. Ранее было установлено, что сахароза взаимодействует с ионами кальция только одной гидроксильной группой из 8 возможных.

Для выяснения этого предположения были получены MgO, CaO и SrO. Причем MgO и CaO получали, как из природных материалов — брусита и мела соответственно, так и из реактивов категории «чистый» («Ч»). Температура обжига брусита для мягко обожженного MgO составила 650^оC, а для намертво обожженного 1000^оC. Аналогично для получения CaO из мела 1000^оС и 1450^оС.

Реактивы MgCO₃, CaCO₃ и SrCO₃ обжигали при 700^оС, 1000^оС и 1350^оС соответственно. Во всех случаях время выдержки составило 1 час.

Полученные оксиды (60г) затворяли водой (100 мл) и 30%-ным сахарным раствором (100 мл), после чего фиксировали изменения тепловыделения во времени.

Результаты определения тепловыделения представлены на рис.1

Видно, что все кривые (рис.1.) имеют четко выраженный максимум. Наиболее быстрый подъем температуры при гидратации в воде происходит у CaO и SrO. Это обусловлено выделением тепла в процессе гидратации воды с химически активной поверхностью оксидов, а также наличием тонких частичек. Затем после начального мгновенного подъема наблюдается задержка различной степени и продолжительности. Возникает, так называемый индукционный период, когда в течение какого-то промежутка времени система находится в равновесии из-за пленки гидратов препятствующих проникновению воды к негидратированным поверхностям. За счет адсорбции воды на поверхности оксидов происходит образование гидратных оболочек вокруг частиц, и когда слой этих оболочек сформировался, то он отошел от поверхности частиц и открыл доступ воды к активной поверхности, что соответствует окончанию индукционного периода.