Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

V. N. Derevianko, N. V. Kondratieva, H. M. Hryshko, M. A. Sanytsky
«Modelling the Mechanism of Mineral-Binders’ Hydration Processes in a Macro–Micro–Nanosystem»
0107–0124 (2020)

PACS numbers: 61.46.-w, 62.23.-c, 81.05.Zx, 81.07.-b, 81.16.-c, 82.33.Pt, 83.60.Pq

Актуальною є розробка моделю процесів гідратації мінеральних зв'язувальних речовин, який враховував би значну кількість первинних параметрів і характеристик, умови та механізм процесу гідратації. Для створення такого моделю потрібна значна кількість інформації. Багато моделів враховують вплив тільки вихідних компонентів. Крім того, процес оптимізації за вхідними параметрами ускладнюється через збільшення кількости моделів у зв'язку з використанням в якості критеріїв оптимальності відносних властивостей. Також у зв'язку з тим, що не встановлено співвідношення компонентів, які гідратують у гіпсовій системі за розчинною та топонімічною схемами, зростає складність моделювання процесу гідратації. Тому для створення моделю необхідно обґрунтувати велику кількість допущень. До того ж вибір за непрямими показниками критеріїв оптимальности не дає чіткости уявлення про кінцеву мету призначення моделю. Також потрібно враховувати рівень масштабування, взаємозв'язок макро-, мікро- та нанорозмірностей компонентів. Моделювання процесів гідратації зв'язувальних речовин представлено у вигляді системи, що змінюється в часі та проходить через стадії за схемою макро–мікро–нано–мікро–макро, на прикладі прямої моделі. Перехід макро–мікро в наносистему з утворенням дисперсного середовища представлено у вигляді поверхні, що складається з наночастинок у багатовимірному фазовому просторі. Поверхня є роздільчою межею структурних елементів і дисперсного середовища. Друга поверхня — роздільча межа дисперсне середовище–затвердла структура. На роздільчій межі відбувається частковий перехід макро- та мікросистеми в наносистему, а також топохемічна реакція переходу напівзневодненого гіпсу в двоводний. Створення каркасу з найбільш високою міцністю можна досягти, реґулюючи величину твердої поверхні та центрів кристалізації, які впливають на первинну просторову структуру. Внутрішні напруження, що призводять до пониження міцности ще неутвореної структури, не виникають внаслідок того, що зрощення блоків відбувається у вільному просторі. Мірою зміни характеристичної функції при постійних параметрах і масах (концентраціях) всіх речовин за винятком маси (концентрації) того компонента, кількість якого змінюється в системі, є хемічний потенціял. У разі, коли процес гідратації йде топохемічно, швидкість формування структури буде залежати від ґранулометричного складу компонентів і швидкости дифузії всередині зерна.

Keywords: hydration, mineral binders, nanosystem, hardened structure, modelling