Оценка реологических свойств строительных смесей с получением дополнительных количественных характеристик

В связи с расширением в практике строительства объемов выпуска растворных, бетонных и других строительных смесей, модифицированных различными добавками [1], возникает необходимость в оценке проявления их реологических

свойств [2—3]. Принятые в стандартах технические показатели реологических свойств строительных смесей не всегда дают адекватную оценку проявления этих свойств. На практике требуется получение смесей равной удобоукладываемости, оцениваемой стандартными техническими показателями (осадка конуса, расплыв и другими), но в тоже время с различными величинами реологических свойств, характеризующими механическое поведение смесей при внешних воздействиях: предельное напряжение сдвига, эффективная вязкость. Применение данных показателей позволит оценить структурно-механические свойства систем и использовать добавки, которые обеспечат сохранение структуры строительных смесей при транспортировании и в то же время высокую текучесть при формовании.

Целью данной работы является исследование влияния добавок различного вида и механизма

действия на реологические свойства строительных смесей с получением количественных показателей, характеризующих их структурно-механическое поведение.

СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе в качестве добавок целенаправленно выбраны характерные представители пластифицирующе-водоредуцирующих добавок — поверхностно-активных веществ (ПАВ) различного вида.

Суперпластификатор (СП) С‑3 на основе сульфированных нафталинофор-мальдегидных соединений относится к группе анионактивных ПАВ, содержит смесь олигомеров и полимеров, которые являются основой «активного вещества», и непро-реагировавшую соль — β-нафталинсульфокислоты (β-соль) и сульфата натрия. Суперпластификатор Полипласт СП‑3 на основе смеси полинафталин-метиленсульфонатов натрия, лигносульфонатов технических, промышленной смеси тиосульфата и роданида натрия. Суперпластификаторы представляют собой анионактивные органические вещества коллоидного размера с большим количеством полярных групп в цепи. Принцип действиятаких ПАВ в цементных системах — электростатическое диспергирование — основывается на сильном смещении ξ — потенциала частиц цемента в отрицательную область. Адсорбируясь на поверхности частиц цемента, молекулы ПАВ создают на поверхности утолщенную оболочку со значительным отрицательным потенциалом и тем самым повышают эффект диспергации частиц твердой фазы, что обеспечивает их пластифицирующее — водоредуцирующее действие в цементных системах. Комплексная добавка ГПМ-Ж по основному эффекту действия относится к СП.

Механизм действия ГПМ-Ж аналогичен вышеописанному.

Гиперпластификатор (ГП) Melflux 2651F на основе поликарбоксилатов включает основную карбоксилсодержащую цепь — основу с отрицательными зарядами, которая адсорбируется на цементной частице и боковые полиэтиленоксидные (полиэтиленгликольные) цепи. Именно боковые цепочки создают адсорбционную объемную защитную оболочку вокруг частиц твердой фазы, предотвращая их агрегирование и способствуя взаимному «стерическому» отталкиванию. Цементные частицы с такими молекулами на поверхности находятся на определенном расстоянии друг от друга, что обеспечивает повышенную подвижность смеси.

Дозировка добавок составляла 0.4 % от массы твердого вещества. Исследования проводились как

на модельных системах —водных дисперсиях, основой которых являлись портландцемент, молотый кварцевый песок, молотый известняк Елецкого карьера, так и на реальных мелкозернистых бетонных смесях с использованием портландцемента ОАО «Осколцемент» марки ПЦ 500 Д0 (ЦEM І42.5Н) и кварцевого песка Хохольского карьера Воронежской области в соотношении цемент: песок равном 1: 3. Все модельные системы имели удельную площадь поверхности твердой фазы от 300 до 700, реальные системы —600 м2/ кг.

Удельная площадь поверхности определялась на приборе ПСХ‑2. Реологические свойства: предельное напряжение сдвига τ 0, (Па), минимальная эффективная вязкость η_эфф.min (Па·с) определялись с помощью ротационной вискозиметрии на приборах РВ‑4 и VB‑2000. Для сравнительного анализа реологические свойства определялись также в технических показателях (см) с помощью вискозиметра Суттарда (расплыв конуса) и стандартного конуса (осадка конуса). Сущность данных методов состоит в определении диаметра расплыва цементного теста (бетонной смеси), вытекающих из полого цилиндра (конуса) без дна. Цилиндр

(конус) устанавливают на основание, заполняют цементным тестом (бетонной смесью), излишки срезают линейкой, затем цилиндр (конус) поднимают вверх. Диаметр расплыва цилиндра (осадка конуса) измеряют непосредственно после поднятия цилиндра (конуса) в двух взаимно перпендикулярных направлениях.