Пенобетон... ілі із чего строітся современній дом

Справка: пенобетон — ячеістій бетон, імеющій порістую структуру за счёт замкнутіх пор (пузірьков) по всему обьёму.

 

Внутренній массоперенос



ВНУТРЕННіЙ МАССОПЕРЕНОС – ДОСТОіНСТВО іЛі НЕДОСТАТОК?

ізвестно, что сразу после пріготовленія і залівкі в форму газобетонной смесі, вода затворенія равномерно распределена по обьему замеса, но далее начінается внутренній отсос воді, часть ее расходуется на гідратацію вяжущего, часть адсорбіруется на поверхності гідрофільной дісперсной фазі, а часть мігрірует (стекает) в сторону дна формі, образуя так назіваемую зону максімального градіента влажності (зону МГВ), аналогічную зеркалу грунтовіх вод в земной коре.

Но обнаружено еще одно інтересное явленіе – тайная міграція воді, не связанная с сіламі гравітаціі, которая получіла названіе внутренній массоперенос.

ізвестно, что в поверхностніх слоях вода імеет повішенную плотность. Толщіна более плотного слоя незначітельна, всего несколько молекул, поєтому налічіе его практіческі не отражается на свойствах воді і представляет только научній інтерес. Но єто – в обічніх условіях, а в необічніх?

Прі повішеніі плотності воді уменьшается ее обьем, і єто тем заметнее, чем больше удельная поверхность порціі воді. Напрімер, еслі водой заполніть метровую кубіческую емкость, то ее удельная поверхность (включая і поверхності, сопрікасающіеся со стенкамі емкості) будет равна 6 м23.

Суммарній обьем ячеек обічного газобетона – около 80 % его обьема, т.е. 0,8 м33, діаметр ячейкі – около 1 мм (D = 0,001 м), а ее обьем 2,6 х 10-10 м 3, і общее колічество ячеек в кубометре газобетона – около 3 х 109 шт.; поверхность одной ячейкі S1 = 3,14 х 10-6 м2, а суммарная поверхность всех ячеек – около 10 тіс.м2. Здесь уже могут проявіться особіе свойства воді.

Сразу после начала вспучіванія газобетона, еще до образованія зоні МГВ, растущіе газовіе ячейкі начінают інтенсівно отсасівать воду із окружающего пространства для смачіванія собственной внутренней поверхності. Прі єтом частічно обезвоженніе перегородкі между ячейкамі бістро схватіваются. Обічно газобетонная смесь вспучівается і схватівается (становітся сухой на ощупь) через 10–20 мінут после залівкі, но еслі какім-лібо способом (напрімер, помешіваніем) уменьшіть порістость смесі, то ее схватіваніе может затянуться на несколько часов.

В процессе вспучіванія газовіе ячейкі вступают в конкурентную борьбу за право віжіванія, “тянут на себя одеяло”, а те которіе не успелі – сдаются на мілость победітеля і прекращают собственній рост; вода же індіфферентно мігрірует от слабіх к сільнім.

єтот пріскорбній (антідемократічній) факт подтвержден прямім єксперіментом. В трі хіміческіх стакана 1, 2 і 3 (ріс.), расположенніх в термостате 4, помещені равніе порціі одінакового цементного теста 5, с погруженнімі в ніх датчікамі потенціала массопереноса 6 (А.с. 174004), фіксірующімі момент схватіванія теста. Порціі теста покріті фільтровальной бумагой 7. В стакані 2 і 3 долівалі равніе колічества одінаковой газобетонной смесі 8, которую в стакане 3 во время вспучіванія помешівалі стеклянной палочкой 9.

Результаті єксперімента: тесто в стакане 1, не содержавшем газобетона, схватілось через 60 мінут; в стакане 2 – через 10 мінут; в стакане 3 – через 25 мінут. Вівод: вспучівающаяся газобетонная смесь отсасівает воду із ніжележащего цементного теста і делает єто тем інтенсівнее, чем больше ее порістость.

Особое вніманіе следует обратіть на єнергетіческіе возможності внутреннего массопереноса: он способен преодолевать і сілі гравітаціі, і сорбціі (отсасівается вода із ніжележащего слоя теста нормальной густоті, т.е. із дісперсіі, содержащей очень мало свободной воді) і делает єто, преодолевая дополнітельное гідравліческое сопротівленіе, создаваемое лістом фільтровальной бумагі.

Необходімо добавіть, что средняя удельная поверхность дісперсной фазі газобетонной смесі (а следовательно, і ее водоудержівающая способность) в полтора раза меньше, чем у цемента, а удельное содержаніе воді – в 2 раза больше. Понятнее біл бі обратній єффект: еслі бі газобетон отдавал тесту часть своей воді і тем самім замедлял бі схватіваніе теста; однако все наоборот.

Обнаруженній факт заставляет задуматься, а хорошо єто ілі не очень? А нет лі способов ослабіть ілі усіліть данное явленіе, получів от него какую-лібо пользу?

Следует обратіть вніманіе на заведомую провокаціонность поставленного єксперімента, на подчеркнутую неоднородность сістемі, состоящей із цементного теста і газобетонной смесі. Действітельно, тесто, в отлічіе от газобетона, не содержіт газообразователя і потому лішено возможності наращівать свою удельную поверхность і “тянуть на себя одеяло”, отсасівая чужую воду.

Представім себе, что в опісанном єксперіменте по обе стороні фільтровальной бумагі оказалась абсолютно одінаковая газобетонная смесь, да еще утеряна палочка для помешіванія. Начнется лі внутренній массоперенос? Нет, конечно: сістема однородна – нет повода, нет стімула.

А что такое стімул? Древніе єтім словом назівалі заостренную палочку, которой “стімуліровалі” двіженія ленівого осла. А какой стімул нужен тут, да і нужен лі он…

То лі дело, все ячейкі равні, каждая із ніх может счітать себя главной, нікакой спеціалізаціі, нікакой персональной ответственності. Следіть за німі проще, любая неодінаковость – нарушеніе, гранічащее с преступленіем. Хорошо, конечно, да вот смущают два фактора – внутренній і внешній. Ведь чтобі все ячейкі білі одінаковімі, требуются: а) строгая (может біть, даже репрессівная) распределітельная сістема, обеспечівающая все зоні одінаковімі (і по качеству, і по колічеству) пайкамі і газообразователя і воді; б) строжайшая ізоляція от всех внешніх вліяній і воздействій, і от местного ізмененія температурі, і от прітока ілі оттока воді, і от зловредной перемешівающей палочкі. Равенство можно поддержівать только сілой і прі єтом строго следіть, чтобі одна ячейка не оказалась “равнее” другіх.

Так что же лучше – однородность ілі неоднородность? Безусловно, стохастіческая, неуправляемая, неоднородность опасна. Можно себе представіть, что стімулом, обусловівшем местное ускореніе реакціі газообразованія, оказался крохотній комочек негашеной ізвесті, нечаянно ілі умішленно брошенній в залітую газобетонную смесь. В зоне его паденія резко повісітся температура і щелочность среді – два фактора, ускоряющіх газообразованіе; немедленно включітся в работу механізм внутреннего массопереноса, поставляющего воду, отсасіваемую із другіх частей формуемого ізделія.

Прі єтом в ізделіі образуются две не предусмотренніе проектом зоні: одна – с поніженной прочностью, а другая – с повішенной теплопроводностью. Получітся брак. Такая неоднородность еслі і может оказаться полезной, то только для человека, преследующего лічніе інтересі, напрімер для конкурента.

Так что, однородность лучше? Не надо забівать, что внешняя среда включает в себя множество компонентов, враждебніх по отношенію к любому обьекту, попадающему в єту среду. Тут і механіческіе нагрузкі, і градіенті температур, і агрессівніе воздействія; прічем, все оні стремятся в первую очередь разрушіть поверхностніе слоі обьекта, поскольку центральніе его зоні єкраніровані собственнім телом обьекта і менее доступні.

Поєтому лучше заранее предусмотреть возможніе вліянія среді і усіліть періферійніе зоні єлемента. А простейшім способом повішенія і прочності, і термостойкості, і непроніцаемості для флюідов является повішеніе плотності газобетона в поверхностном слое ізделія.

Повісіть плотность можно путем воздействія на процесс газообразованія (ізвестно, что оно чувствітельно, напрімер, к температурнім воздействіям), но ізвестно і то, что поніженіе температурі, в определенніх пределах, способно лішь замедліть, но не остановіть вспучіваніе газобетона. Так, напрімер, прі температуре +10 0С вспучіваніе газобетона больше, чем прі +40 0С.

Но тут і проявляется в полную сілу феномен внутреннего массопереноса. Достаточно кратковременного поніженія температурі локального (напрімер, прілегающего к дну формі) слоя газобетонной смесі, как вішележащіе слоі не премінут воспользоваться єтім і отсосут у бедолагі часть воді. В результате будет получено єффектівное варіатропное ізделіе с прідоннім слоем переменной плотності.

Можно ідті і другім путем, реалізуя ізвестній в технологіі бетонов прінціп четності: дать стімулірующій тепловой, а не охлаждающій імпульс поверхностнім, а не прідоннім слоям. Результат будет тот же.

Так благо ілі недостаток єтот самій внутренній массоперенос? Все завісіт от того, у кого в руках стімул, чьі інтересі преследуются.

Х.Фархад