Химические и физико-химические свойства

Химические свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям под воздействием веществ, с которыми он находится в соприкосновении.

Химическая стойкость – свойство материала сопротивляться действиям агрессивной среды. Агрессивная среда (кислоты, щелочи, растворы солей, газы), взаимодействуя с материалом, в ряде случаев вызывает его разрушение (коррозию). Степень разрушения зависит прежде всего от состава материала и его плотности. Коррозионную стойкость оценивают химическим анализом. Для приближенной оценки химической стойкости материала в кислых и щелочных средах можно воспользоваться модулем основности М_о:

.

При небольшом модуле основности, когда в неорганическом материале преобладает кремнезем, наблюдается высокая стойкость к кислотам. Если в составе неорганического материала преобладают основные оксиды и модуль основности достаточно высок, то этот материал обычно нестоек к кислотам и при этом не разрушается щелочами. Органические материалы (древесина, битумы, пластмассы) при обычных температурах относительно стойки к действию слабых кислот и щелочной среды. Однако значительная часть строительных материалов не обладает достаточной стойкостью к действию агрессивной среды и требует специальной защиты от коррозии.

Физико-химические свойствахарактеризуют влияние физического состояния материалов на протекание определенных химических процессов. К таковым относятся: дисперсность, адгезия, структурная прочность, вязкость.

Дисперсностьхарактеризует размеры твердых частиц и капель жидкости. Некоторые строительные материалы (гипсовые вяжущие, цемент, глина, пигменты и т.п.) находятся в дисперсном состоянии и обладают большой суммарной поверхностью частиц. Показателем степени раздробленности материала и развитости его поверхности является удельная поверхность S_уд, которая характеризуется как поверхность единицы объема (см²/см³) или массы (см²/г) материала.

Физико-химические свойства поверхностного слоя дисперсных частиц вещества сильно отличаются от его свойств «в массе». Тончайший поверхностный слой вещества обладает особым запасом энергии, поэтому с увеличением его удельной поверхности возрастает и его химическая активность, так как атомы (молекулы) на поверхности вещества находятся в неуравновешенном состоянии. В частности, цемент с удельной поверхностью 3000...3500 см²/г через одни сутки твердения связывает 10...13 % воды, а с удельной поверхностью 4500...5000 см²/г – около 18 %.

Адгезия – свойство одного материала прилипать к поверхности другого.Адгезия двух различных материалов зависит от природы материала, формы, состояния поверхности и условий контакта и развивается в результате сложных поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз. Этот показатель характеризуется прочностью сцепления при отрыве одного материала от другого. Важное значение адгезионные свойства имеют при получении композиционных материалов и изделий (бетонов разных видов, клееных изделий и конструкций, отделочных материалов).

Многие строительные материалы в процессе их изготовления проходят стадию пластично-вязкого состояния (гипсовое, цементное, глиняное тесто, свежеприготовленные растворные и бетонные смеси, мастики, формуемые материалы из полимеров и т.д.). По своим физическим свойствам пластично-вязкие тела занимают промежуточное положение между жидкими и твердыми. В частности, тесто можно разрезать ножом, чего нельзя сделать с жидкими материалами, и в то же время оно принимает форму сосуда, в который помещено, т.е. ведет себя как жидкость. Пластично-вязкие смеси характеризуются реологическими показателями: структурной прочностью, вязкостью и тиксотропией.

Структурная прочность – прочность внутренних связей между частицами материала.Ее оценивают предельным напряжением сдвига, соответствующим напряжению в материале, при котором он начинает течь подобно жидкости. Это происходит тогда, когда в материале нарушаются внутренние связи между частицами – разрушается структура.

Вязкость – способность материала поглощать механическую энергию при деформировании образцов.Когда пластично-вязкий материал начинает течь, напряжения в материале зависят уже от скорости его деформации. Коэффициент пропорциональности, связывающий скорость деформации и необходимое для этого напряжение, называют вязкостью η (Па·с).

Тиксотропия – способность пластично-вязких смесей обратимо восстанавливать свою структуру, разрушенную механическими воздействиями.Физическая основа тиксотропии – разрушение структурных связей внутри пластично-вязкого материала, при этом материал теряет структурную прочность и превращается в вязкую жидкость, а после прекращения механического воздействия материал обретает структурную прочность. Явление тиксотропии используют при виброуплотнении бетонных и растворный смесей, при нанесении мастичных и окрасочных составов шпателем или кистью и т.д. [15].