CC BY
19Шаповалов Н.А., д-р техн. наук, проф,.
Ломаченко В.А., канд. хим. наук, доц., Яшуркаева Л.И., канд. техн. наук, доц., Яшуркаев О.В., аспирант Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ЯЧЕИСТЫЕ БЕТОНЫ С СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРОМ СБ-3
Некоторые коллоидно-химические и физико-механические свойства ячеистых бетонов с СБ-3 автоклавного твердения. Показано, что добавка СБ-3 адсорбируется на поверхности частиц цемента и песка, уменьшает предельное динамическое напряжение сдвига и пластическую вязкость суспензии.
Ключевые слова: ячеистые бетоны, суперпластификатор, реологические свойства, бетонные смеси, свойства бетонной смеси, добавка извести.
Одним из основных направлений технического прогресса в области строительства является создание бетонов высокого качества и долговечности. Эта задача во многих случаях решается с помощью химических добавок — модификаторов разной природы и механизма действия [1].
В настоящее время в бетонных смесях и других цементсодержащих композициях широко используются различные пластифицирующие добавки, однако применение подобных модификаторов мало изучено при получении ячеистых бетонов. В то же время достаточно хорошо изучено действие на цементсодержащие композиции суперпластификатора СБ-3 [2, 3], синтезированного в БГТУ им. В.Г. Шухова. Поэтому является целесообразным изучение влияния СБ-3 на свойства ячеистых бетонов автоклавного твердения.
Целью данной работы было исследование реологических свойств ячеистых бетонов с добавкой суперпластификатора СБ-3.
Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:
Исследовать некоторые коллоидно-химические свойства сырьевых материалов, в частности адсорбцию СБ-3 и реологические свойства суспензий с добавкой.
Изучить физико-механические свойства ячеистых бетонов с СБ-3.
Для определения действия добавки на модификацию поверхности частиц сырьевых материалов (цемент, молотый песок, известь) изучали адсорбцию СБ-3 из водных растворов [4]. Изотермы адсорбции представлены на рис. 1. Как видно из рисунка, характер изотерм имеет мономолекулярный характер.
А 104, г/г 20
Сравн., %
Рис. 1. Изотермы адсорбции СБ-3 на порошках сырьевых материалов: (1 - цемент; 2 - песок; 3 - известь) Как показали исследования (см. рис..1) цемент и молотый песок достаточно хорошо адсорбируются на поверхности частиц материалов, в то же время на гашеной извести Са(ОН)2 добавка практически не адсорбируется. Из рисунка также видно, что адсорбционная способность в ряду цемент- песок- известь уменьшается.
При производстве ячеистых бетонов важными являются подвижность и удобоуклады-ваемость исходной смеси, которые определяются ее реологическими параметрами. Реологические свойства бетонных смесей в большой мере зависят от вида цемента, других составляющих (заполнителей) и свойств цементных паст. Поэтому нами были проведены реологические исследования цементных паст и суспензий молотого песка и извести в водных средах с добавкой суперпластификатора СБ-3 .
2
5
3
0
То, Па 40
30
20
10
0
0,2
0,4
2 1
С, %
Рис.2. Зависимость предельного динамического напряжения сдвига суспензий (1 - цемент, 2 - песок, 3 - известь) от концентрации добавки
3
Ппл, мПа с 60
40 -
20 -
0,0
0,2
0,4
0,6
С, %
Рис.3 .Зависимость пластическая вязкость суспензий (1 - цемент, 2 - песок, 3 - известь) от концентрации добавки
Таблица 1
Водоцементное и водотвердое соотношение бетонных смесей и прочность ячеистых бетонов
Концентрация СБ-3 В/Ц В/Т Прочность, МПа
0 5,30 0,71 4,59
0,1 5,03 0,67 4,97
0,3 4,70 0,62 5,30
0,5 4,57 0,61 5,46
3
0
Изучение реологических параметров концентрированных исходных суспензий на ротационном вискозиметре Реотест-2.1 по стандартной методике показало, что они являются типичными вязкопластичными суспензиями с достаточно высокими значениями предельного динамического напряжения сдвига и зависимостью эффективной вязкости от скорости деформации, присущей для сильно структурированных дисперсий. Течение исходных суспензий, как было показано ранее [4] достаточно хорошо описывается уравнением Бингама-Шведова:
т = т0 +Ппл-У (1)
где: т - касательное напряжение
сдвига, Па;
т0 - предельное напряжение сдвига, Па;
Ппл - пластическая вязкость, Па-с;
У - скорость деформации, с-1.
По мере увеличения концентрации СБ-3 характер реологического течения принципиально изменяется. При оптимальных дозировках СБ-3 реологические кривые для сырьевых материалов становятся прямолинейными и проходят через начало координат, что свидетельствует о жид-кообразном характере течения, описываемом уравнением Ньютона [5]:
т = п - У (2)
Из реологических кривых определяли предельное напряжение сдвига т0 (рис.2) и пластическую вязкость Ппл (рис. 3).
Как следует из рисунков, на реологические свойства изучаемых суспензий СБ-3 оказывает влияние только на цемент и песок, что хорошо коррелирует с данными по адсорбции добавки (см. рис.1).
В случае с цементными и песчаными суспензиями при увеличении концентрации СБ-3 т0 сначала резко уменьшается, затем темп ее снижения замедляется и при достижении оптимальной дозировки предельное напряжение сдвига становится практически равным нулю.
Пластическая вязкость также вначале резко снижается, но затем достигает определенного минимального значения, причем выход на минимум соответствует концентрации СБ-3, при котором т0 становится равным нулю. Уменьше-
ние пластической вязкости связано в первую очередь с высвобождением иммобилизованной воды и увеличением, в связи с этим, относительного содержания дисперсионной среды. Увеличение толщины водных прослоек между частицами приводит к уменьшению трения между движущимися слоями и падению пластической вязкости.
Полученные данные по коллоидно-химическим свойствам составляющих бетонную смесь сырьевых материалов (цемент, песок, известь) позволили предположить положительный эффект от применения СБ-3 в ячеистых бетонах. Очевидно, что значительный разжижающий эффект (рис.2) позволяет сократить водо-цементное отношение в цементсодержащих композициях, что в свою очередь приведет к увеличению прочности ячеистых бетонов ( см. табл. 1).
Как видно из таблицы, применение СБ-3 позволяет сократить водопотребность ячеистобе-тонных смесей при сохранении подвижности на 14 %, последнее приводит к увеличению прочности на 19 %.
Таким образом, проведенные исследования показали, что добавка СБ-3 адсорбируясь на поверхности частиц цемента и песка, входящих в состав сырьевой смеси ячеистых бетонов, уменьшает предельное динамическое напряжение сдвига и пластическую вязкость суспензий. Последнее позволяет снизить водопотребность ячеистобетонных смесей и увеличить прочность бетона при оптимальной концентрации добавки 0,3%.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ратинов, В.Б. Добавки в бетон / В Б. Ратинов, Т.Н. Розенберг. - М: Стройиздат, 1989. - 188 с.
2. Ломаченко, В.А. Суперпластификатор для бетона СБ-3 / В. А. Ломаченко // Физико-химия строительных материалов. - Белгород, 1983. - С.6-12.
3. Ломаченко, В.А. Изучение адсорбцииионных и реологических свойств сырьевых материалов с добавкой СБ-3 / В. А. Ломаченко, Л.И. Яшуркаева, О.В. Яшуркаев // Успехи современного естествознания. - 2008. - № 9. - С.123-124.
4. Паус, К.Ф. Реологические свойства дисперсных систем, применяемых в строительстве / К.Ф. Паус. - Белгород: МИСИ, БТИСМ, 1982. - 77с.
