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

ПАВ, при этом необходимо, чтобы ПАВ равномерно распределялось по поверхности минерального компонента, образуя единое органоминеральное комплексное соединение. В связи с этим в работе было изучено влияния способов приготовления ОМД на свойства цементного теста и цементного камня, а в дальнейшем - на свойства бетонных смесей и бетонов.

Результаты экспериментальных исследований, проведенных при равной реологической характеристике цементного теста (табл. 5.1 – 5.3), показали, что наибольшие значения водоредуцирующего действия и как следствие большие величины плотности и прочности цементного камня были достигнуты при использовании ОМД, приготовленных в виде суспензии с последующей сушкой. Такая тенденция наблюдается при использовании всех исследованных ПАВ и минеральных компонентов в составе ОМД (рис. 5.3).

Таблица 5.1 Влияние способов приготовления ОМД (минеральный компонент – молотый песок)

на свойства цементного теста и цементного камня при равной реологической характеристике (расплыв по Суттарду 13…14 см)

96

Таблица 5.2 Влияние способов приготовления ОМД (минеральный компонент – молотый шлак)

на свойства цементного теста и цементного камня при равной реологической характеристике (расплыв по Суттарду 13-14 см)

Таблица 5.3 Влияние способов приготовления ОМД (минеральный компонент – молотый известняк)

на свойства цементного теста и цементного камня при равной реологической характеристике (расплыв по Суттарду 13-14 см)

97

Рис. 5.3. Влияние способов приготовления ОМД на прочность цементного камня при равной реологической характеристике цементного теста

(расплыв по Суттарду 13 – 14 см)

Для изучения процессов адсорбции ПАВ на поверхности частиц твердой фазы минеральных компонентов ОМД, приготовленных в виде суспензии с последующей сушкой, были исследованы изотермы адсорбции на примере добавки СП С-3 (рис. 5.4). Как показали изотермы адсорбции, при получении ОМД в виде суспензии ПАВ адсорбционно закрепляется на поверхности минерального компонента, при этом образуется упорядоченная структура слоев их молекул: первоначально формируется мономолекулярный адсорбционный слой (рис. 5.4, область 1), а в последующем - полимолекулярный адсорбционный слой (рис. 5.4, область 2). Следовательно, на поверхности минерального компонента ОМД, полученной данным способом, находится большее количество активных молекул ПАВ, обеспечивающих диспергирование частиц цемента и минерального компонента, что отражается на свойствах цементного теста и цементного камня [141].

1

2

Рис. 5.4. Изотерма адсорбции СП С-3 на молотом шлаке:

1 – область формирования мономолекулярного адсорбционного слоя;

2 – область формирования полимолекулярного адсорбционного слоя

98

Таким образом, в ходе исследований показана эффективность реализованных способов приготовления ОМД и их существенное влияние на свойства цементного теста и цементного камня, а в дальнейшем - на свойства бетонных смесей и бетонов.

5.4. Результаты исследований влияния составов комплексных органоминеральных добавок на свойства цементного теста

и цементного камня

На следующем этапе работы изучалось влияние комплексных модификаторов трех групп – ОМД-1, ОМД-2 и ОМД-3, с различными видами минеральных компонентов на кинетику твердения и прочность цементного камня. Прочность определялась на образцах размером 2×2×2 см, полученных из цементного теста с равной реологической характеристикой по вискозиметру Суттарда (расплыв составлял 13 … 14 см). При этом оценивалось водоредуцирующее действие комплексных ОМД.

В ходе исследований установлено, что, как и ожидалось, применение модификаторов трех групп способствует повышению как ранней 3- и 7- суточной, так и нормативной 28суточной прочности цементного камня по сравнению с бездобавочным (контрольным) составом (рис. 5.5, 5.6).

Рис. 5.5. Прочность цементного камня, модифицированного различными видами ОМД (способ приготовления – суспензия с сушкой), в возрасте 28 суток при

равной реологической характеристике цементного теста по Суттарду (расплыв 13 – 14 см)

99

2 4

3

1

Рис. 5.6. Кинетика набора прочности цементным камнем, модифицированным ОМД (минеральный компонент - молотый песок):

1 – без добавки; 2 – с ОМД-3; 3 – с ОМД-2; 4 – с ОМД-1

Такое проявление свойств цементного камня является следствием водоредуцирующего действия, оказываемого ПАВ, и формирования плотных структур за счет минерального компонента комплексных ОМД. При этом выявлено, что наибольший эффект водоредуцирующего действия 50 % для ОМД-3; 28 % для ОМД-2 и 36 % для ОМД-1 отмечается при использовании модификаторов, содержащих в качестве минерального компонента молотый известняк, что соотносится с результатами реологических и адсорбционных испытаний.

Также установлено, что на формирование структуры и свойств цементного камня, а в дальнейшем бетона существенное влияние оказывает вид применяемых минеральных компонентов в составе ОМД, отличающихся природой и свойствами поверхности частиц твердой фазы. Как видно из рис. 5.5, применение ОМД-3, содержащей молотый песок, позволяет получить наибольшие показатели прочности цементного камня по сравнению с использованием ОМД-1 и ОМД-2 с другими исследованными видами минеральных компонентов. Это является следствием значительно большего водоредуцирующего действия, оказываемого ГП Melflux 2651F, и формирования более плотных структур цементного камня. ОМД-3 положительно влияют и на кинетику набора прочности цементного камня [142]. В возрасте 3 суток прочность на сжатие цементного камня составила 102,1 МПа и 135,0 МПа в возрасте 28 суток, что в 2,8 и в 2,4 раза соответственно больше по сравнению с контрольным составом (рис. 5.6). Такие особенности изменения прочностных показателей в зависимости от ОМД, содержащих различные виды минеральных компонентов, проявляются при использовании модификаторов, приготовленных различными способами (рис. 5.7,

5.8).

100