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

HO CH2 CH2 О H x

Рис. 3.5. Структурная формула молекулы полиэтиленгликоля (ПЭГ)

Минеральными компонентами являлись местные доступные материалы для условий Воронежской области природного и техногенного происхождения: молотый кварцевый песок, молотый гранулированный шлак Липецкого металлургического комбината, молотый известняк Елецкого карьера, золошлаковые отходы ТЭЦ – 1 г. Воронежа с удельной площадью поверхности 300, 500 и 700 м2/кг. Химический состав используемых минеральных компонентов представлен в табл. 3.4 – 3.7.

Таблица 3.4

Химический состав кварцевого песка

Содержание оксидов, масс. %

Таблица 3.5

Химический состав гранулированного шлака Липецкого металлургического комбината

51

Для сравнительных оценок применялись микрокремнезем и биокремнезем, химический и фракционный состав, которых приведен в табл. 3.8 - 3.10. Микрокремнезем конденсированный уплотненный (МКУ) насыпной плотностью 470 кг/м3, удельной площадью поверхности 12000 м2/кг Хохольского завода сухих смесей. Микрокремнезем соответствует требованиям ТУ 5743-048-02495332-96. Биокремнезем представляет собой тонкодисперсный диоксид кремния биогенного происхождения, получаемый в результате специальной комбинированной активации природного диатомита. Насыпная плотность 300 кг/м3; удельная площадь поверхности 20000 м2/кг; цвет – светлооранжевый.

Также использовался комплексный модификатор полифункционального действия «Модификатор бетона марки МБ-01», соответствующий требованиям ТУ 5743-02595332-96, и комплексная органоминеральная добавка Полипласт-3МБ, соответствующая ТУ 5745-013-58042865-06.

Таблица 3.8

Химический состав микрокремнезема (по данным поставщика)

52

3.3. Методы исследований

3.3.1. Стандартные методы исследования свойств сырьевых материалов

Нормальную густоту и сроки схватывания цементного теста определяли с помощью прибора Вика по ГОСТ 310.3-76 «Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема». Марку цемента определяли по ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии» и ГОСТ 30744-2001 «Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка». Удельную площадь поверхности цементов и исследуемых минеральных компонентов измеряли согласно ГОСТ 310.2-76 «Цементы. Методы определения тонкости помола» на приборе ПСХ-2, работающего по принципу воздухопроницаемости. Основные характеристики песка определяли по ГОСТ 8735-93 «Песок для строительных работ. Методы испытаний». Характеристики щебня определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 8269.0-97 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленности для строительных работ. Методы физикомеханических испытаний». Эффективность пластифицирующих добавок оценивалась по ГОСТ 30459-2003 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Методы определения эффективности».

3.3.2. Метод исследований процессов адсорбции ПАВ на поверхности минеральных компонентов

Для изучения процессов адсорбции, а также выяснения структуры образующихся адсорбционных слоев исследовали изотермы адсорбции ПАВ на поверхности минеральных компонентов различной природы. Для получения изотерм адсорбции готовили серию водных растворов ПАВ с разной концентрацией. В равные объемы приготовленных растворов вносили одинаковую навеску адсорбента (минерального компонента) и выдерживали полученную смесь при постоянном перемешивании до установления адсорбционного равновесия. Затем растворы отфильтровывали и определяли их оптическую плотность. Содержание ПАВ на поверхности минерального компонента определяли спектральным методом по изменению концентрации растворов до и после адсорбции [135]. Равновесную концентрацию раствора определяли на основании предварительно построенной графической зависимости (калибровочного графика) оптической плотности раствора (Р) от концентрации (С). Графики Р = f (C) строили по трем сериям калибровочных растворов. Оптическую плотность растворов определяли на фотоэлектрическом фотометре КФК – 3. Количество адсорбированной добавки ПАВ на единицу поверхности адсорбента (в г/см2) рассчитывали по формуле

53

где Г* - количество вещества, поглощѐнного единицей массы адсорбента, г/г; S – удельная площадь поверхности адсорбента, см2/г.

Количество вещества поглощенного единицей массы адсорбента, рассчитывали по формуле

бавки в воде соответственно, г/мл; V – объем раствора, мл; m - масса носителя, г.

Полученные данные использовали для построения изотерм адсорбции (количество адсорбированного вещества от равновесной концентрации раствора).

3.3.3. Методы определения реологических и виброреологических свойств минеральных паст, цементного теста и бетонных смесей

Определение реологических свойств минеральных паст, цементного теста и мелкозернистых бетонных смесей осуществлялось с помощью ротационной вискозиметрии на приборах РВ-4 и VB-2000 (рис. 3.6). Принцип работы вискозиметра РВ-4 (рис. 3.7) основан на измерении скорости вращения наружного цилиндра при неподвижном внутреннем цилиндре под действием груза определенной величины. Перед проведением испытания оценивалась величина нагрузки холостого хода прибора.

Ротационный вискозиметр VB-2000 (рис. 3.6, а) позволяет проводить сравнительные измерения реологических свойств в соответствии с признанными стандартами в лабораториях контроля качества. Программное обеспечение, входящее в комплект прибора, позволяет производить сбор данных непосредственно с вискозиметра.

Рис. 3.6. Общий вид ротационных вискозиметровVB-2000 (а) и РВ-4 (б)

54

Рис. 3.7. Схема ротационного вискозиметра РВ-4:

1 – наружный цилиндр; 2 – внутренний цилиндр; 3 – барабан; 4 – тормозное приспособление; 5 – ролик; h – глубина погружения внутреннего цилиндра

Для сравнительного анализа реологические свойства определялись с помощью вискозиметра Суттарда и стандартного конуса (ГОСТ 10181-2000 «Смеси бетонные. Методы испытаний»).

Виброреологические свойства бетонных смесей определялись на установке, разработанной в Воронежском ГАСУ (рис. 3.8), позволяющей автоматически управлять режимом работы и обеспечивать заданный резонансный режим в процессе уплотнения. Величины амплитуд ускорений колебаний и смещений регистрировались виброизмерительной аппаратурой и осциллографом, частоты колебаний – цифровым частотомером; величины затрачиваемой мощности регистрировались ваттметром.

Рис. 3.8. Автоматизированная резонансная виброплощадка, используемая для определения виброреологических свойств бетонных смесей

55