Модификаторы в строительной технологии (стр. 20 )

Наблюдаемый характер действия ГПД на сроки схватывания клинкерных минералов совпадает с данными [3].

В результате исследований влияния добавок С-ЗТС, КОД-С и С-ЗС на реологические свойства мономинеральных паст по методике [66] установлено, что эти добавки увеличивают расплыв миниконуса в значительных пределах – от 60 до 169 мм. Клинкерные минералы по мере убывания эффективности действия добавок располагаются в ряд: C3S > C2S > С3А > C4AF.

Анализ полученных результатов показывает, что гидрофобизирующие добавки ГПД, КОД-С, в составе которых отсутствуют соли неорганических кислот, изменяют реологические свойства мономинеральных паст избирательно в соответствии с избирательной адсорбцией гидрофобизируюших ПАВ на клинкерных минералов в ряду, который в свое время был составлен и [3].

При включении в состав гидрофобизируюших добавок солей неорганических кислот (ННХК, тиосульфат натрия) эффективность действия добавок в ряду нарушается, на что указывают результаты исследований, представленные в таблице 3.1; 3.2 и в работе [67].

Таким образом, пластифицирующее действие органоминеральных добавок в мономинеральных системах зависит не только от гидрофобизирующих и гидрофилизирующих ингредиентов, как утверждают авторы [54], но и от включения в состав гидрофобизируюших добавок солей неорганических кислот, которые вызывают синергирующий эффект в изучаемых системах.

Эффект гидрофобизации индивидуальных клинкерных минералов, обусловленный действием гидрофобизирующих добавок, изучен на примере добавки ОМД. Для сравнения эффекта гидрофобизации исследовали мономинералы с добавками ГПД и ННХК. Опыты проводили по методике [2]. Готовили образцы из мономинеральных смесей с химическими добавками ОМД, ГПД и ННХК, которые твердели в течение 28 суток. Отвердевшие образцы размалывали до получения порошка, полностью проходящего через сито № 000.

Эффект гидрофобизации определяли согласно методике [68] по времени "жизни" капли воды на поверхности разравненного порошка из мономинеральной смеси. Результаты исследований эффекта гидрофобизации индивидуальных клинкерных минералов приведены в таблице 15.

Таблица 15 – Влияние добавки ОМД на эффект гидрофобизации мономинеральных образцов

Вид добавки	Содержание добавки, % от массы минерала	Время жизни капли на поверхности порошка из мономинерала, мин.
C3S	C2S	С3А	C4AF
ОМД (ГЦЦ+ННХК)	3,3	10-12	3-4	30-35	30-35
ГПД	0,3	10-12	3-4	30-35	30-35
ННХК	3,0	-	-	-	-

Испытания показали наличие гидрофобизации при действии добавки ОМД на все индивидуальные клинкерные минералы – C3S, C2S, C3A, C4AF. При этом, как видно из таблицы 15, эффект гидрофобизации, обусловленный ГПД, не уменьшается в комплексе с ННХК.

Однако, как показывают исследования ряда ученых, в том числе , процессы формирования свойств цементного камня происходят несколько по-иному, чем в мономинеральных смесях [69]. В связи с этим представляют интерес опыты по исследованию влияния гидрофобизирующих добавок на цементные системы.

4. 3 Влияние химических добавок на свойства цементных паст, бетонных смесей и отвердевших бетонов

Механизм действия химических добавок, как правило, рассматривают в тесной связи с положениями теории гидратации и твердения минеральных вяжущих веществ. Как отмечают и , по существу это две стороны общей проблемы, так как результаты изучения добавок в бетонах служат экспериментальной основой для теоретической разработки вопросов твердения вяжущих, а надежные данные о механизме гидратации и твердения цемента помогают находить оптимальные решения при использовании уже известных добавок, расширять сферы их применения в строительстве и изыскивать новые высокоэффективные добавки.

Механизм действия в бетонах добавок, особенно комплексных, – сложный, многогранный и до настоящего времени недостаточно изученный процесс.

С целью развития представлений о действии гидрофобизирующих добавок исследовали структуру и характер кристаллизации гидратных новообразований цементного камня в их присутствии с использованием методов рентгеноструктурного, дифференциально-термического, петрографического анализов, электронной микроскопии, рентгеновского малоуглового рассеивания, комбинационного рассеивания света, микрозонда.

4. 3. 1 Нормальная густота, сроки схватывания и пластическая прочность цементного теста

Одним из эффективных приемов регулирования сроков схватывания является применение химических добавок.

По данным , ГПД в результате адсорбции на зернах вяжущего замедляет процессы структурообразования цементного камня на 1 ч 10 мин. – 1 ч 50 мин в зависимости от вида цемента. Добавка ННХК, повышая ионную силу раствора, ускоряет гидратацию силикатных фаз цемента. Однако при значительной дозе добавки, как указывают и , она может несколько затормозить процесс образования соли, выкристаллизовывающейся с наибольшей скоростью. По данным , кремнийорганические соединения типа ГКЖ-10 изменяют сроки схватывания цементного теста. По его мнению, ускоряющее действие водорастворимых соединений, объясняется частичным гидролизом соединений с образованием щелочи. Чем глубже идет этот процесс, тем при меньших дозировках проявляется ускоряющее действие соединения.

Рассмотрим влияние гидрофобизирующей добавки ОМД на нормальную густоту и сроки схватывания цементных паст. В качестве вяжущего использовали портландцементы различного минералогического состава Новокарагандинского, Здолбуновского и Белгородского цементных заводов. Для сравнения определяли нормальную густоту и сроки схватывания образцов без добавок и с добавками ингредиентов ГПД и ННХК. Результаты представлены в таблице 16.

Таблица 16 – Влияние гидрофобизирующей добавки ОМД на нормальную густоту и сроки схватывания портландцементов различного минералогического состава

Вид и дозировка добавки, % от массы вяжущего	Цемент	Нормальная густота, %	Сроки схватывания, ч-мин
начало	конец
Без добавки	Здолбуновский	26,0	3-50	4-20
3,3% ОМД	То же	23,3	3-25	3-50
Без добавки	Белгородский	25,5	2-50	4-55
3,3% ОМД	То же	23,0	2-40	3-35
Без добавки	Новокарагандинский	27,0	3-45	5-10
3,3% ОМД	То же	22,7	2-35	2-05
0,3% ГПД	То же	24,8	7-05	10-20
3% ННХК	То же	25,2	0-45	1-05

Из таблицы 16 видно, что сроки схватывания цемента с добавкой ОМД уменьшаются до 30%. Нормальная густота цементного теста с добавками снижается на 11-16%.

Процессы структурообразования в начальный период изучали с помощью конического пластометра МГУ. Исследования показали, что формирование структуры цементного камня с гидрофобизирующими добавками замедляется (рисунок 13). Если в составе гидрофобизирующей добавки присутствуют соли неорганической кислоты (кривые 3 и 4), этот процесс интенсифицируется, т. е. в этом случае проявляется полифункциональность действия органоминеральных добавок на цементные системы. Так, наряду с улучшением вязкопластических свойств ускоряются процессы структурообразования.

1 – без добавки; 2 – с добавкой 0,4% КОД-С; 3 – то же, 2,8% С-3ТС; 4 – то же, 3,3% ОМД

Рисунок 13 – Кинетика пластической прочности цементного теста

Научный и практический интерес представляют реологические исследования цементных паст (В/Ц = 0,4) с гидрофобизирующими добавками КОД-С и КОМД-С, проведенные на ротационном вискозиметре "Реотест-2", с помощью которого были построены в зависимости напряжений сдвига (τ) и динамической вязкости (η) от величины градиента напряжений на срез (D) в кольцевом зазоре соосных цилиндров. При этом установлено, что при увеличении градиента напряжений на срез с D = 1,8 до 437,4 с-1 у контрольного состава наблюдается постепенное снижение динамической вязкости (η) с 2430 до 287 спз, а цементные пасты с добавкой КОД-С и КОМД-С при увеличении D до 16,2 с-1 характеризуются некоторым повышением динамической вязкости, затем довольно интенсивным ее снижением соответственно до 92 и 40 спз. Установленный скачкообразный характер проявления вязкопластических свойств у цементных систем с гидрофобизирующими добавками подтверждает научно-теоретические положения о действии гидрофобизирующих добавок в цементных системах.

Таким образом, комплексные органоминеральные добавки обеспечивают требуемое развитие процессов структурообразования в цементных системах для технологии бетона.

Установлено, что при увеличении концентрации рассматриваемых добавок в цементном тесте до определенного предела его нормальная густота резко снижается [9]. Дальнейшее увеличение количества добавок практически не отражается на изменении нормальной густоты цементного теста. Следует отметить, что для каждого конкретного цемента оптимальное количество добавки, максимально снижающее водопотребность, различно. Если в случае использования белгородского цемента максимальное сокращение воды достигается при расходе добавок 0,3-0,45%, то для получения такого же эффекта на здолбуновском цементе необходимое количество добавок находится в пределах 0,5-0,65% от массы цемента. При этом установлено также, что водопонижающие эффекты суперпластификаторов "10-03" и "С-3" практически идентичны, а потребное количество суперпластификатора "40-03" для достижения равного эффекта снижается на 20-25%. Следовательно, при одинаковой дозировке добавок наибольшее снижение расхода воды достигается при использовании суперпластификаторов "40-03".