Увеличение проникающей способности и прочности жидкого стекла

Abstract

RU: Диссертация посвящена исследованию и развитию теоретических представлений о процессах структурообразования и формирования свойств при твердении и нагнетании жидкого стекла, а также разработке новых материалов и технологий с целью обеспечения высокой несущей способности и продления долговечности оснований из слабых грунтов. На основе критического анализа представлений о структурообразовании жидкого стекла о его проникании в грунт с позиции коллоидной химии и физико-химической механики дисперсных систем и материалов показана возможность значительного улучшения свойств жидкого стекла за счет его модифицирования добавкой натриевой соли полиметиленполинафталинсульфокислоты, представляющей собой высокодисперсную систему с переменным электроповерхностным потенциалом – отрицательным до затвердевания жидкого стекла, который затем становится положительным при его твердении (С-3 обычно применяется как добавка-суперпластификатор для портландцемента). Представлен анализ химических реакций жидкого стекла с различными веществами (кислотами, основаниями, солями и др.), влияющими на твердение таких композиций, определены структурные элементы, возникающие в этих реакциях, определены величины и знаки их электроповерхностных и равновесных электроповерхностных потенциалов. Показано, что в зависимости от вида добавляемых в жидкое стекло веществ механизмы твердения определяются расклинивающим давлением между заряженными частицами дисперсной фазы (структурных элементов) жидкостекольной композиции как высокодисперсной системы с участием молекулярной (притягивающей), электро-статической и структурной (отталкивающих), электрогетерогенной (между частицами с противоположными электроповерхностными потенциалами), которая также притягивающая, составляющими расклинивающего давления. Под действием указанных составляющих твердение протекает по механизмам со следующими свойствами затвердевшего жидкого стекла: - обычной, в т.ч. ускоренной коагуляции (жидкое стекло без добавок, жидкое стекло с кремнефтористоводородной кислотой), низкая прочность, отсутствие водостойкости; - концентрационной электрогомогенной коагуляции, с образованием при высоких концентрации электролита и величине равновесных электроповерхностных потенциалов структурных элементов общего неподвижного слоя противоионов (катионов) ДЭС частиц (жидкое стекло с кислотами, более сильными, чем кремнекислота, с гидроокислами щелочноземельных металлов, с солями щелочных металлов), ускорение твердения, более высокая прочность, низкая водостойкость; - электрогетерогенной коагуляции (жидкое стекло с кремнекислотой, с углекислым газом, с кремнефтористым натрием, гидроксидами кальция, силикатами кальция), наиболее высокие прочность и водостойкость. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния модификатора С-3 на: прочность жидкого стекла, водостойкость, его реологические свойства, проникающую способность и потенциал течения. Исследования подтвердили, что модифицирование жидкого стекла добавкой С-3 в количестве 7,8 % увеличивает прочность, водостойкость, проникающую способность жидкого стекла. Разработаны датчик и методика для диагностики влажностного состояния грунтов. Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке специалистов и магистров по специальности 7.092101 «Промышленное и гражданское строительство» и 7.100502 «Железнодорожные сооружения и путевое хозяйство».

EN: Dissertation is devoted research and development of theoretical pictures of processes of formation of structure and forming of properties at hardening and festering of liquid glass, and also development of new materials and technologies with the purpose of providing of high bearing strength and extension of longevity of grounds from weak soils. On the basis of critical analysis of presentations about formation of structure of liquid glass about his getting to soil from position of colloid chemistry and physical and chemical mechanics of the systems of dispersions and materials possibility of considerable improvement of properties of liquid glass is shown due to his modification of sodium salt, being the system with variable electro-superficial potential addition – negative to consolidation of liquid glass, which after becomes positive at his hardening (С-3, usually applied as a superplasticizer for cement). The analysis of chemical reactions of liquid glass is presented with different matters (by acids, grounds, salts and other), influencing on hardening of such compositions, structural elements, arising up in these reactions, are certain, sizes and signs are certain their electro-superficial and equilibrum electro-superficial potentials. It is shown that depending on the type of the matters added to liquid glass the mechanisms of hardening are determined wedged pressure between the charged particles of dispersion phase (structural elements) of composition on the basis of liquid glass as a system with participation molecular (attracting), electrostatic and structural (repellent), between particles with opposite electro-superficial potentials (attracting). A sensor and method is developed for diagnostics of the moist state of soils. Materials of dissertation are used in an educational process at preparation of specialists and master's degrees on speciality 7.092101 « Industrial and civil building» and 7.100502 «buildings of Railways and ground economy».