Материал: Разработка эффективных комплексных органоминеральных добавок для регулирования реологических свойств бетонных смесей. Перцев В.Т., Леденев А.А

тельное увеличение толщины водных прослоек между агрегатами вследствие высвобождения части пленочной и капиллярной воды при уплотнении смеси. Перестройка на всех масштабных уровнях продолжается до установления равновесия между силами вибрационного сдвига и внутренними силами, следствием чего и является максимально достигаемая степень уплотнения [55]. Представленный механизм проявления реологических свойств вибрируемой бетонной смеси позволяет изучить влияние различных технологических факторов, в том числе добавок различного вида и механизма действия, на процесс виброуплотнения.

Несмотря на широкое распространение высокоподвижных и самоуплотняющихся бетонных смесей, полностью отказаться от вибрирования все же не удастся по ряду причин. В частности, в работах [126, 127] показано, что, вопервых, несмотря на значительное уменьшение значений вязкости бетонной смеси при использовании пластифицирующих добавок, не удается придать ей свойства вязкой жидкости, т.е. никакими увеличениями количества вводимой добавки или корректировкой состава бетона не удается свести к нулю предельное сопротивление сдвигу. Следовательно, не удастся добиться полного растекания бетонной смеси по горизонтальной поверхности. Во-вторых, использование литьевой (без воздействия вибрации) технологии укладки бетонной смеси может привести к ее расслоению. В-третьих, укладка и уплотнение литых бетонных смесей в густоармированные, тонкостенные конструкции, а также в изделия сложной конфигурации без дополнительного вибровоздействия может привести к ухудшению качества бетона.

В связи с этим интерес представляют дальнейшие исследования виброреологических свойств бетонных смесей, модифицированных добавками различного типа, и механизма действия, в том числе комплексными ОМД. Изучение и выявление особенностей виброреологического поведения бетонных смесей, модифицированных комплексными ОМД, с получением оценок реологических характеристик в физических единицах позволит регулировать и более рационально проводить процессы укладки, уплотнения и формования бетонных смесей.

46

3. МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

3.1. Методологические основы исследований

Современные методы управления процессами структурообразования базируются на применении структурного подхода, включающего методы анализа

исинтеза с многоуровневой иерархией. Данный подход позволяет рассматривать структуру бетонных смесей и бетонов как сложную физико-химическую систему [128]. Такой подход к изучению структуры и технологии бетонов ранее уже был реализован в трудах кафедры технологии строительных изделий и конструкций Воронежского ГАСУ [122, 129 – 132]. Методологическая особенность данной работы заключалась в системном подходе к изучению составляющих, разрабатываемых комплексных ОМД, а также к исследованию струк- турно-реологических свойств бетонных смесей и процессов структурообразования бетонов, модифицированных ОМД. Исследования проводились по схеме (рис. 3.1), позволяющей рассматривать формирование структуры бетонных смесей и бетонов на микро-, мезо- и макроуровнях с учетом основных явлений

ипроцессов, происходящих на данных масштабных уровнях (табл. 3.1). Введение в состав бетона ОМД оказывает существенное влияние на процессы всех отмеченных уровней, что проявляется в изменении структурно-реологических свойств бетонных смесей, формировании структуры бетонов, энергетических, материальных затратах, свойствах готовой продукции.

Рис. 3.1. Схема проведения исследований

47

Таблица 3.1

Масштабные уровни исследований свойств компонентов ОМД, структуры и характеристик бетонных смесей и бетонов, модифицированных ОМД

3.2.Характеристики свойств сырьевых материалов

Висследованиях использовались следующие материалы. Портландцемент ПЦ 500 Д0 (ЦEM І 42,5Н), соответствующий требовани-

ям ГОСТ 10178 – 85, ГОСТ 30515 – 97, EN 197 – 1:2000. Удельная площадь поверхности цемента составляла 300 … 330 м2/кг, нормальная густота цементного теста 27 %, сроки схватывания: начало - 1 ч 35 мин, конец - 4 ч 15 мин. Химический и минералогический состав цементного клинкера приведены в табл. 3.2, 3.3.

Таблица 3.2

Химический состав цемента ПЦ 500 Д0 (ЦEM І 42,5Н)

48

Песок кварцевый Хохольского карьера Воронежской области, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия» с различными модулями крупности (от 2,2 до 3,2); содержание пылевидных и глинистых частиц 1,2 %, глина в комках до 0,1 %, истинная плотность песка 2600 кг/м3, насыпная плотность песка 1550 кг/м3.

Щебень гранитный ОАО «Павловск-Гранит» фракционированный, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород. Технические условия». Размер фракций 5 … 10 мм, 10 … 20 мм; истинная плотность щебня - 2620 кг/м3, насыпная плотность - 1420 кг/м3.

Вода, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов

ирастворов. Технические условия».

Вкачестве ПАВ, входящих в состав разрабатываемых комплексных ОМД, целенаправленно выбраны характерные представители пластифицирую- ще-водоредуцирующих добавок по ГОСТ 24211-2003 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия» различной химической основы и отличающиеся по основным принципам действия в цементных системах. Использовались суперпластификаторы, для которых определяющую роль в механизме действия играет величина дзета-потенциала, обеспечивающая их пластифицирующе – водоредуцирующее действие, а также гиперпластификатор на основе поликарбоксилатов, для которого роль дзета-потенциала намного меньше, а взаимное отталкивание частиц цемента и стабилизация цементноводной суспензии обеспечиваются за счет так называемого «стерического» эффекта, представляющего собой пространственный «барьер», возникающий на частицах цемента. Характеристики ПАВ представлены ниже.

1. Суперпластификатор С-3 на основе сульфированных нафталиноформальдегидных соединений (рис. 3.2), удовлетворяющий требованиям ТУ 6-36- 0204229-625. Данный пластификатор, представляющий собой порошок коричневого или светло-коричневого цвета, относится к группе анионактивных ПАВ, содержит смесь олигомеров и полимеров, которые являются основой «активного вещества», и непрореагировавшую соль – β-нафталинсульфокислоты (β-соль) и сульфата натрия.

49

Рис. 3.2. Структурная формула молекулы пластификаторов на основе нафталиноформальдегидных соединений

2. Суперпластификатор «Полипласт СП-3» на основе смеси полинафталинметиленсульфонатов натрия (рис. 3.2), лигносульфонатов технических (рис. 3.3), промышленной смеси тиосульфата и роданида натрия, удовлетворяющий требованиям ТУ 5870-006-58042865-05. Данный пластификатор применялся в форме порошка (микрогранул) коричневого цвета.

Рис. 3.3. Структурная формула молекулы пластификаторов на основе лигносульфонатов

3.Комплексная добавка ГПМ-Ж – гипермодифицированный пластификатор (жидкий раствор 30 %). Пластифицирующая, стабилизирующая, воздухововлекающая, замедляющая, по основному эффекту действия относящаяся к суперпластификаторам, удовлетворяющая ТУ 5745-005-53268843-2003.

4.Гиперпластификатор на основе поликарбоксилатов – Melflux 2651F, в форме порошка (микрогранул) светло-желтого цвета (рис. 3.4).

Поликарбоксилат

где R1 = CH3, H; R2 = HOCH2 CH2 О H

x

Рис. 3.4. Структурная формула молекулы гиперпластификаторов поликарбоксилатного типа

В качестве химического реагента, замещающего часть ГП Melflux 2651F в составе комплексной добавки, применялся полиэтиленгликоль - ПЭГ 2000 (рис. 3.5).

50