Физико-химические свойства строй. Материалов

1.Дисперсность — характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости. Многие строительные материалы (гипсовые вяжущие, цемент, глины, пигменты и т. п.) находятся в тонкоизмельченном (дисперсном) состоянии и обладают большой суммарной поверхностью частиц. Величина, характеризующая степень раздробленности материала и развитости его поверхности, называется удельной поверхностью sye — поверхность единицы объема (см2/см3) или массы (см2/г) материала.

Физико-химические свойства поверхностного слоя дисперсных частиц сильно отличаются от свойстк 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. С увеличением удельной поверхности вещества возрастает его химическая активность (например, цемент с удельной поверхностью 3000...3500 см2/г через 1 сут твердения связывает 10... 13 % воды, а с удельной поверхностью 4500...5000 см2/г — около 18 %).

2. Адгезия — свойство одного материала прилипать к поверхности другого. Адгезия двух различных материалов зависит от природы материала, формы и состояния поверхности, условий контакта и т. д. Она появляется и развивается в результате сложных поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз, и 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 и применения 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 телами. Так тесто можно разрезать ножом (что нельзя сделать с жидкостью), но вместе с тем это же тесто принимает форму сосуда, в который оно помещено, т. е. ведет себя, как жидкость. Пластично-вязкие смеси характеризуют реологическими показателями — структурной прочностью, вязкостью и тиксотропией.

3. 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 растворных смесей, при нанесении мастичных и окрасочных составов шпателем или кистью и т. д. вызвать его разрушение (коррозию). Степень разрушения зависит от многих факторов и прежде всего от состава материала и его плотности

4. Химическая стойкость — свойство материалов противостоять разрушающему действию химических реагентов — кислот, щелочей, растворенных в воде солей и газов.
Она зависит от состава и структуры материалов. Мрамор, известняки, цементный камень в строительных растворах и бетонах, в химическом составе которых преобладает оксид кальция (СаО), легко разрушаются кислотами, но стойки к действию щелочей.
Силикатные материалы, содержащие в основном диоксид кремния (ЗЮа), стойки к действию кислот, но взаимодействуют при повышенной и нормальной температуре со щелочами.
Медленное или быстрое изменение структуры материала под влиянием внешней агрессивной среды называют коррозией. Она бывает химическая, электрохимическая, биологическая.

5. Коррозионная стойкость — свойство материала сопротивляться коррозионному воздействию среды.

Химически агрессивной средой является вода (пресная и морская), воздух, содержащий пары оксидов азота, хлора, сероводорода и т. д. На развитие коррозионных процессов влияют растворенные в воде соли (сульфаты, хлориды и др.) и газы.

Особым видом коррозии является биокоррозия — разрушение материалов под действием живых организмов - грибов, насекомых, растений, бактерий и микроорганизмов.

К коррозии относят также «старение» пластмасс — изменение их химического состава и структуры под воздействием ультрафиолетовых лучей солнца и искусственных источников света, кислорода воздуха и повышенных температур.
Коррозия опасна не столько изменением химического состава, сколько структуры и физико-механических свойств материалов.

6. Кислото- и щелочестойкость — свойство материала не разрушаться под действием кислот и щелочей.
Кислоты весьма агрессивны к металлам, штукатурке, бетону, ряду осадочных горных пород, силикатному кирпичу.
Кроме минеральных агрессивны также органические кислоты — уксусная, масляная, молочная.
Агрессивны к бетону и другим материалам растворы сахара, патока, фруктовые соки и т. д. Кислотостойкими материалами являются некоторые природные камни — диабаз, базальт, андезит, гранит, но и они разрушаются плавиковой кислотой.

Кислотостойкими являются- плотная керамика, стекло и большинство материалов из пластмасс. Из щелочей весьма агрессивны концентрированные растворы едкого кали и каустической соды.
Щелочестойкими должны быть пигменты, применяемые для цветной штукатурки и различных окрасок по бетону, цементным и известковым штукатуркам, содержащим известь — сильную щелочь.
Нещелочестойкие пигменты врастворах и окрасках быстро обесцвечиваются.

7. Газостойкость — свойство материала не вступать во взаимодействие с газами окружающей среды.
Строительные материалы должны быть стойкими к сероводороду, углекислоте и другим газам.
Пигменты, в состав которых входят свинец и медь, чернеют под влиянием сероводорода. Между тем взаимодействие гидрата оксида кальция, находящегося в бетоне, штукатурке, силикатном кирпиче, с углекислым газом воздуха способствует увеличению прочности этих материалов.
Важно отметить, что большинство строительных материалов не обладает химической и коррозионной стойкостью.
Так, почти все цементы, бетоны и строительные растворы плохо сопротивляются действию кислот; битумы сравнительно быстро разрушаются под действием концентрированных растворов щелочей; древесина не стойка к действию тех и других.
Многие соли, особенно образующие в воде щелочную и кислую среду, достаточно агрессивны. Растворы солей разрушают материалы также из-за кристаллизации в их порах.
Из физико-химических свойств важны в первую очередь дисперсность, гидрофильность и гидрофобность.