8

m

m

n

kolejności: a)stopniowe jej przeobrażenie się z mieszaniny plastycznej w ciało stałe (etap wiązania), b)stopniowy wzrost jej wytrzymałości mechanicznej będący efektem odwadniania się żelu a

ł krystaliczną. Wszystkie te procesy prowadzą do wzrostu wytrzymałości tworzącego się sztucznego kamienia. Tak, więc w procesie wiązania i twardnienia mieszanki, przebiega następujący łańcuch

rozpraszająca jest cieczą. Powróćmy do szkła wodnego. Okazuje się, że cząsteczki kwasów krzemowych w szkle wodnym mają wielkość mieszczącą się w przedziale 10-2000A, a więc w przedziale charakterystycznym dla cząstek koloidalnych. Zatem szkło wodne można traktować lako roztwór koloidalny, czyli zol kwasów krzemowych. Tylko tzw. prosty kwas krzemowy to jest ortokrzemianowy H₄[Si0₄] tworzy roztworzy rzeczywiste. Pozostałe tzw. polikwasy tworzą roztwory koloidalne, czyli zoję. Zole kwasów krzemowych posiadają pewną właściwość istotną dla wyjaśnienia zdolności wiążącej szkła wodnego. Otóż wykazują one naturalne tendencje do koagulacji tj. przechodzenia w żel. Tendencja do koagulacji wynika z samorzutnie przebiegającej reakcji kondensacji kwasów krzemowych. Ogólnie traktując reakcja kondensacji polega na łączeniu się dwóch cząstek w jedną większą przy równoczesnym powstawaniu cząsteczki mniejszej. Reakcja kondensacji jest jedną z odmian tzw. polireakcii. W reakcji kondensacji dwie (lub więcej) cząsteczki łączą się w jedna większą, przy równoczesnym powstawaniu cząsteczek mniejszych.

Aa+Aa-»AA+2a, A-A+Aa->A-A-A+a. Reakcja polimeryzacyjna polega na łączeniu się cząsteczek tzw. monomeru w jedną coraz większą cząsteczkę,zwaną polimerom, przy czym polimer stanowi pod względem składu chemicznego wielokrotność monomeru. A+A-*A-A, A-A+A-^A-A-A, A-A-A+A->A-A-A-A. W przypadku, gdy polimeryzacja przebiega z udziałem dwóch lub więcej rodzajów monomerów nazywamy ia kopolimeryzacia, a produkt kopolimerem. A+B-»A-B, A-B+A->A-B-A. Przypadkowe reakcje kondensacji kwasów krzemowych można zapisać w sposób: H₄Si0₄+H₄Si0₄->H6[Si2C>7]+H20, H6[Si207]+H₄[Si0₄]->H8[Si30io]+H₂0. W wyniku kondensacji kwasów krzemowych w bardziej złożone wg reakcji jak wyżej mogą tworzyć się cząsteczki kwasów krzemowych nie tylko o łańcuchu prostym a także o łańcuchu rozgałęzionym oraz cząsteczki o strukturze warstwowej i przestrzennej. Procesowi kondensacji towarzyszy, zatem tworzenie się coraz większych cząsteczek, które stanowią układ o coraz większej spoistości. W kondensacji zol kwasów krzemowych przeobraża się w żel, tj. osad o subtelnym rozdrobnieniu wykazujący ogromną powierzchnie właściwą. Okazuje się, że szybkość kondensacji kwasów krzemowych zależy od pH. Szkło wodne jako zol może istnieć dzięki wysokiemu pH. Mechanizm wiązania szkła wodnego. Mechanizm wiązania szkła wodnego polega na jego procesie koagulacji tj. przeobrażenia się z fazy zolowej w żelową. Koagulacja szkła wodnego powoduje, że zmienia ono swoja postać z cieczy na ciało stałe (bezpostaciowy osad o dużej powierzchni). Wytrącający się w mieszaninie (szkła wodnego, wypełniacza mineralnego i koagulatora) osad żelu kwasów polikrzemowych powoduje w

następnie przeobrażenia się jego w bezpostaciową formę krzemionki (Si0₂), a z czasem w formę

przemian: mR20*nSi02*H20->n[Si(OH)₄]+H₂0->nSi02(bezpostaciowe)+H20->nSi02(krystaliczne). W powyższych procesach bardzo istotna rolę odgrywa koagulator, która to rola sprowadza się do: a)zwiększenia szybkości kondensacji prostych kwasów krzemowych w polikwasy tj. wtrącania się żelu w efekcie obniżenia pH mieszaniny, b)inicjowanie procesu kondensacji równomiernie w całej objętości mieszaniny, a nie np. tylko na powierzchni jak to ma miejsce w mieszaninach bez koagulatora, c)zapewnienie maksymalnej odporności powstałego tworzywa na działanie wody (dzięki trwałemu ustabilizowaniu pH na poziomie ok. 6), d)ułatwieniu odwadniania się żelu polimerów krzemowych. Efektywnym koagulatorem jest fluorokrzemian sodu o wzorze Na₂SiF*W trakcie koagulacji szkła wodnego w jego obecności obok kwasów polikrzemowych n[Si(OH)₄] powstaje fluorek sodu NaF. Związek ten jest słabo rozpuszczalny w wodzie, a ponadto będąc solą mocnego kwasu (HF) i mocnej zasady (NaOH) nie hydrolizuje, co zapewnia stabilizacje pH ok. 6 tzw. cieczy . P°r°^weji;^ ^CQ za tym idzie jego dobra odporność na działanie wody.

_    S^^KHPM|WPpS|^^j^^^tt|[^^^^WW|pwrzrnodyfikowanyrn przez

podstawienia izo mo rfi czn    i Ja •jwdMfc    Najczęściej

występującym podstawieniem izomorficznym jest podstawienie polegające na wbudowaniu się w siec krystaliczną krzemianu trójwapniowego dwóch atomów Al. W miejsce atomów Si i dodatkowo wbudowanie się jednego atomu metalu dwuwartościowego Me⁺². W sieci krystalicznej alitu występują także inne podstawienia izomorficzne. Stąd fazę alitową traktować można jako roztwór stały różnych tlenków w krzemianie trójwapniowym. Obok tlenków Al₂0₃, MgO i FeO, roztwory stałe C₃S, na drodze mechanizmu podstawień izomorficznych mogą tworzyć także takie tlenki jak Cr20₃, Mri20₃,

1