Бетоны, модифицированные золем кремнекислоты 05.23.05 - Строительные материалы и изделия (стр. 3 )

Таблица 3

Экспериментальные и расчетные величины

турбидиметрического определения размеров частиц

комплексного коллоидного модификатора

Возраст ККМ, сут	Значения оптической плотности / коэффициента n в зависимостиот применяемого светофильтра (длины волны)
красный	желтый	зеленый	синий	фиолетовый
690 нм	575 нм	500 нм	455 нм	420 нм
7	0,020	0,026	0,348	0,383	0,533
0,750	0,166	2,600	3,570	-
30	0,078	0,090	0,110	0,452	2,068
0,759	1,450	1,761	1,778	-
60	0,287	0,337	0,047	0,402	2,032
1,430	3,528	1,387	1,220	-

Из результатов таблицы видно, что показатели оптической плотности заметно изменяются с увеличением возраста золи. В раннем возрасте (7 сут) показатели оптической плотности частиц комплексного коллоидного модификатора в интервале 575-690 нм значительно меньше, чем у комплексного коллоидного модификатора в возрасте 30 сут. При этом в более низких интервалах 455–500 нм этот показатель значительно возрастает. Можно предположить, что сложный характер изменения оптических свойств при коагуляции комплексного коллоидного модификатора обусловлен не только изменением дисперсности, но и образованием комплексных агрегированных частиц, которые отличаются от исходных частиц не  только по размеру, но и по плотности.

Оценка эффективности использования комплексного коллоидного модификатора в цементных композициях приведена в таблицах 4,5.

Таблица 4

Влияние количества комплексного коллоидного модификатора

на прочность цементного камня

Время твердения	Условия твердения	Кол-во ккм, % от массы цемента
0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Предел прочности при сжатии, МПа
ККМ	3	в воде	46,0	63,8	67,0	71,0	65,0	48,8
7	в воде	49,0	63,0	62,0	62,0	55,4	49,7
7	в воде, сушка 1 ч при t = 100°С	51,8	77,5	89,8	87,2	80,5	69,7
28	в воде	60,0	78,0	73,0	73,5	74,0	62,5
28	в воде, сушка 1 ч при t = 100°С	60,1	90,2	99,7	87,0	83,1	79,0

Талица 5

Эффективность комплексного коллоидного модификатора 

Время твердения	Условия твердения	Кол-во ккм, % от массы цемента
0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Прирост прочности, %
ККМ	3	в воде	-	32,9	39,5	47,9	35,4	6,0
7	в воде	-	28,5	26,5	26,5	13,0	1,0
7	в воде, сушка 1 ч при t = 100°С	-	49,6	73,3	68,3	55,4	34,5
28	в воде	-	30,0	21,6	22,5	23,3	4,1
28	в воде, сушка 1 ч при t = 100°С	-	50,0	65,8	44,7	38,2	31,4

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что комплексный коллоидный модификатор повышает гидратационную активность цемента. При увеличении концентрации вводимого комплексного коллоидного модификатора от 0,2 до 0,8 % от массы цемента происходит увеличение прочности цементного камня. Максимальная прочность при этом достигается на дозировке 0,4 % от массы цемента. Так, прирост прочности в возрасте 3 сут по сравнению с контрольными образцами без добавок составил на оптимальной дозировке 39,5%; в возрасте 7 сут-26,5%; в возрасте 28 сут-от 21,6 % в условиях естественного твердения.

Известен факт, что цементный камень при нагревании до 150єС не изменяет своих прочностных характеристик, поэтомуэффект прироста прочности цементного камня с содержанием комплексного коллоидного модификатора, после высушивания до 60-74% можно объяснить процессом ускорения гелеобразования. Во время периода созревания геля, занимающего от нескольких часов до нескольких суток, продолжаются процессы упрочнения сетки геля за счет реакций поликонденсациии роста перешейков в структуре кремнекислородного каркаса и выдавливания интермицеллярной жидкости (синерезис).Увеличение концентрациидисперсной фазы приводит к появлению коагуляционных контактов между частицами и к началу структурирования – гелеобразованию. В свою очередь продукты гелеобразования приводят к кольматации пор и микрокапилляров цементного камня, а следовательно, и к снижению водопоглощения цементного камня (табл. 6).

Таблица 6

Водопоглощение, % в зависимости от количества ККМ
0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Вм	Во	Вм	Во	Вм	Во	Вм	Во	Вм	Во	Вм	Во
ККМ	3,9	9,0	1,9	5,6	1,9	4,6	1,0	2,5	3,2	4,7	3,9	6,5

В подтверждение повышения гидратационной активности цемента в присутствии коллоидного модификатора приводятся данные дериватографического анализа (рис. 1).

На дериватограмме модифицированного цементного камня появляются более глубокие эндотермические эффекты при температурах 185°С, 90°С, 580°С, 790°С по сравнению с контрольным образцом, связанные с удалением более прочно химически связанной воды. При этом критерием оценки повышения гидравлической активности является эндоэффект при 510°С, связанный с дегидратацией извести, который накривой ДТАобразцов с добавкой меньше, чем у контрольных образцов. Это говорит о том, что большее количество извести вступило в реакцию с кремнеземом с образованием гидросиликатов. Эндоэффект при температуре 790°С, связанный с дегидратацией силикатов, также более глубокий у образцов

Рис.1. Дериватограммы образцов цементного камня: 1-контрольный образец;

2-образец с ККМ

с добавкой. Появившиеся дополнительные небольшие эндоэффекты у образцов с коллоидным модификатором при температурах 185°С, 380°С и 580°С обусловлены ступенчатой потерей воды из коллоидных гидроокислов железа и алюминия.

Микроструктура модифицированного цементного камня так же была изучена с помощью растровой электронной микроскопии (РЭМ) при увеличении в 100, 500 и 2000 раз. Сравнение микроструктур контрольного образца и модифицированного комплексным коллоидным модификатором цементного камня представлены на рисунках 2,3.

а  б  в

Рис.2.Микроструктура цементного камняконтрольного образца:

а, б, в – увеличение соответственно 100, 500, 2000 раз

а  б  в

Рис.3.Микроструктура цементного камня с комплексным

коллоидным модификатором:

а, б, в – увеличение соответственно 100, 500, 2000 раз

На снимках отчетливо видно, что сканируемая поверхность модифицированного цементного камня более гладкая, менее дефектная, чем у контрольного образца. Минеральные частицы, зерна и их ассоциации, формирующие микроструктурный скелет композиции, в модифицированном цементном камне прилегают плотнее, чем в контрольном составе,

тем самым исключая возможность появления порового пространства. На фрагменте видно, что у модифицированного состава наблюдаются новообразования. Введенный комплексный коллоидный модификатор «обволакивает» частицы цемента. Образующийся при дальнейшем протекании реакций гидратации “коагулированный гель” гидросиликатного состава заполняет поры в физической структуре затвердевшего камня, что способствует увеличению плотности камня.