Реологические свойства системы «Пенообразователь - ТМЦ 100 пластификатор - вода» в зависимости от вида пластификатора

Сулейманов А.Г., доцент Погорелова И.А., аспирант Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ «ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЬ - ТМЦ 100 ПЛАСТИФИКАТОР - ВОДА» В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА ПЛАСТИФИКАТОРА

Для разработки эффективных составов пенобетонов авторами статьи изучены реотехно-логические свойства упруго-вязко-пластичных тел.

На основе полученных реограмм, установлено, что для пеноцементной системы «Пенообразователь - ТМЦ 100 MELFLUX 1641 F - вода» оптимальное процентное соотношение имеющее низкое значение величины предельного напряжения сдвига составляет 0,13 %, а для системы «Пенообразователь - ТМЦ 100 MELMENT F10 - вода» - соответственно 0,8 %>, что говорит о необходимом количестве введения суперпластификатора для получения многокомпонентного вяжущего.

Большинство строительных материалов в процессе их изготовления проходят стадию пастообразного (тестообразного) или пластично-вязкого состояния с постепенным переходом в процессе твердения и набора конечной прочности в жестко-вязкое тело.

Ячеистобетонные смеси относятся к пластично-вязким телам, которые обладают способностью к образованию пористой структуры и в зависимости от степени развития и прочности структурной сетки приближаются по своим физическим свойствам то к жидкости, то к

твердому телу. В практике такие свойства материалов называют пластичность, удобоукладываемость, вязкость и подвижность.

200,00 180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00

*

50

100

150

Градиент скорости сдвига, с-1

"Пенообразователь- ТМЦ 100- 0,3 те1теП-вода" ♦ "Пенообразователь- ТМЦ 100 - 0,8 те1теП - в ода" А "Пенообразователь - ТМЦ 100 - 0,5 те1теП - вода" "Пенообразователь - ТМЦ 100 - вода"

200,00 180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00

50

100

150

Градиент скорости сдвига, с-1

"Пенообразователь- ТМЦ 100- 0,13 теШ1их -вода" ♦ "Пенообразователь- ТМЦ 100 - 0,17 теШих - вода" А "Пенообразователь - ТМЦ 100 - 0,15 теШих - вода" "Пенообразователь - ТМЦ 100 - вода"

Рис.1. Реограммы пеноцементных смесей. ширина зазора между цилиндрами прибора «Реотест» составляла 2 мм, градиент скоростей сдвига изменялся от 1 до 200 с-1.

Реологические свойства смесей вяжущего с водой оказывают большое влияние на характер протекания таких технологических процессов как перемешивание смесей, транспортировка по различным лоткам и трубопроводам и т.п. Кроме того, в технологии ячеистого бетона реологические свойства формовочной смеси также оказывают влияние на ход процесса поризации материала, поскольку в данном случае минимальное избыточное давление газа в зародышах пузырьков при котором начнётся вспучивание массива связано с пределом текучести, а вязкость определит скорость вспучивания. Вопросы реологии смесей вяжущего с водой изучались многими исследователями [1, 2, 3], однако разнообразие методик, исходных материалов и приборов, применяемых различными авторами, делает невозможным сравнение и использование полученных результатов. Ранее

проведенные исследования авторов, с точки зрения снижения усадочных деформаций, говорят об эффективности изучения реологических характеристик многокомпонентных вяжущих ТМЦ и ВНВ.

С целью исключения влияния пенообразователя на изменение реологических свойств была рассмотрена тройная система ««Пенообразователь - ТМЦ 100 - вода». Для составов ТМЦ 100 использовались суперпластификаторы MELMENT F10 и МELFLUX 1641 F производства немецкой фирмы «SKW Trostberg AG», Германия [5].

В связи с этим, для разработки эффективных составов пенобетонов авторами статьи изучены реотехноло-гические свойства упруго-вязко-пластичных тел. Водо-цементное (В/Ц ) отношение во всех опытах было равным 0,35.

Выявлены зависимости подвижности пеноцементных систем от вида и процентного содержания вяжущего (рис. 1).Введение суперпластификаторов в систему ««Пенообразователь - ТМЦ 100 - вода» существенно изменяет характер её течения.

В пеноцементно-водной суспензии без добавки суперпластификатора при малых градиентах скорости сдвига (до 10 с-1) наблюдается участок вязкого течения с практически неразрушенной структурой - режим течения с максимальной пластической вязкостью. При увеличении градиента скорости сдвига до » 80 с-1 суспензия проявляет псевдопластические свойства, что обычно обусловлено разрушением коагуляционной структуры дисперсии, распадом её на более мелкие первичные частицы, что сопровождается освобождением иммобилизованной воды, заключенной в пустотах структурной ячейки, и падением вязкости [1].

В дальнейшем (при более высоких градиентах скоростей сдвига) течение происходит с практически постоянной минимальной вязкостью полностью разрушенной структуры.

С повышением подвижности за счет увеличения количества суперпластификатора В/Ц на реограммах отмечаются выпуклые петли гистерезиса, что свидетельствует о тиксотропном восстановлении структуры смесей. Петля гистерезиса небольшая и имеет утолщение на участке псевдопластического течения. Участок соответствует градиенту скорости сдвига 10.. .80 с-1 и в дальнейшем имеет примерно одинаковую ширину во всём диапазоне изменения градиентов скоростей сдвига до 150 с-1. Таким образом, поведение течения свидетельствует о наличии тиксотропных свойств. Выявлено, что характер течения водопеноцементной суспензии сложный нелинейный вязкопластичный.

Введение суперпластификатора, независимо от вида, как уже упоминалось выше, изменяет характер течения водопеноцементной суспензии, он снижает предел текучести практически до нуля, т.е. в системе вязкое течение начинается при очень малых градиентах скоростей сдвига.

Участок вязкого течения с практически неразрушенной структурой отсутствует. Вязкость системы суще-

ственно ниже в диапазоне градиентов скорости сдвига от 0 до 50 с-1 чем без добавки суперпластифиатора.

Существенное понижение напряжения сдвига при градиенте скорости сдвига большем 130... 140 с-1, вероятно, вызвано оседиментацией пеноцементно-водной суспензии под воздействием центробежных сил. Это можно объяснить тем, что дополнительное количество ранее иммобилизованной воды, высвобожденное в результате введения суперплатификаторов, привело к потере структурной устойчивости системы при данной дисперсности твёрдой фазы. Подобный эффект может иметь место и при меньших градиентах скорости сдвига в случае более высокой подвижности, что имеет место при приготовлении ячеистобетонной смеси.

При изучении реологических характеристик ранее нами использовалось варьирование содержания пенообразователя в пеноцементных системах. Установлено, что при увеличении дозировки пенообразователя область чисто упругих деформаций сокращается.

На основе полученных реограмм, установлено, что для пеноцементной системы «Пенообразователь - ТМЦ 100 МELFLUX 1641 F - вода» оптимальное процентное

соотношение имеющее низкое значение величины предельного напряжения сдвига составляет 0,13 %, а для системы «Пенообразователь - ТМЦ 100 MELMENT F10 -вода» - соответственно 0,8 %, что говорит о необходимом количестве введения суперпластификатора для получения многокомпонентного вяжущего.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рахимбаев Ш.М., Шахова Л.Д., Твердохлебов Д.В. Реологические свойства пеноцементных систем с добавкой анионного пенообразователя // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2003. - № 4. - С.6-14.

2. Лотов В.А. Митина Н.А. Регулирование реологических свойств газобетонной смеси различными добавками. // Строительные материалы. - 2002. - №10. - С.12- 15

3. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И., Кучерова Г.Д. Комплексные добавки для бетонов. // Бетон и железобетон. - 1981. - № 9. - С. 9- 10.

4. Касторных Л.И. Добавки в бетоны и строительные растворы. Учебно-справочное пособие. // Л.И. Касторных. -Ростов н/Д.: Феникс. - 2005. - 221 С. - (Строительство). ISBN 5- 222- 07696- 2.