Лабораторная работа №3
Изучение седиментационных процессов в цементно-водных суспензиях
Цель работы: изучить влияние ПАВ и температуры цементно-водной суспензии на интенсивность седиментации и величину водоотделения.
Теоретическая часть
Под действием силы тяжести цементное тесто расслаивается. Более крупные и тяжелые частицы оседают, а более легкие перемещаются в верхние слои. Вследствие этого затвердевшая система характеризуется неоднородной структурной: у верхней поверхности - рыхлая, пронизанная капиллярами, у нижней поверхности - более плотная. Это отрицательно сказывается на прочности тела.
Седиментационные процессы сопровождаются водоотделением. Часть воды затворения перемещается в верхние слои (наружное водоотделение), другая часть может скапливаться под зернами крупного заполнителя и стержнями арматуры (внутреннее водоотделение), ослабляя их связь с цементным камнем. В результате процессов водоотделения образуются седиментационные поры размером 50...100 мкм, определяющие дефектность структуры бетона. В конечном счете, это приводит к снижению прочности их водопроницаемости, снижению устойчивости к действию агрессивных сред.
Величина, обратная водоотделению характеризует водоудерживающую способность цементов. Чем она выше, тем меньше процессы водоотделения. Повысить водоудерживающую способность можно введением различных тонкомольных добавок осадочного происхождения, добавок ПАВ, глин.
Материалы и оборудование:
- цилиндры стеклянные мерные на 500 мл;
- цемент;
- добавки;
- секундомер;
- электроплита или водяная баня;
- весы технические;
- колбы термостойкие;
- бюретки для дозирования жидких добавок.
Порядок выполнения работы
Каждая бригада выполняет работу на суспензии без добавок (это будет контрольный состав) и с добавкой при различных температурах цементно-водной суспензии (цемент : вода = 1 : 10). Концентрацию добавки и температуры суспензии задает преподаватель.
В мерный цилиндр емкостью 500 мл наливают 400 мл воды (или водного раствора добавок) и вводят 40 г цемента. Полученную систему интенсивно взбалтывают в течение 30 с. Устанавливают цилиндр на лабораторный стол и одновременно включают секундомер. Отмечают уровень оседающей и непрерывно уменьшающейся в объеме цементно-водной суспензии через каждые 60 с. Данные записывают в таблицу 1.
Таблица 1 - Журнал данных с добавкой 1,1%
0% | 0,75% | 1,1% | 1,5% | ||||||||
t, єС | T, сек | О., мм | t, єС | T, сек | О., мм | t, єС | T, сек | О., мм | t, єС | T, сек | О., мм |
26 | 53 | 320 | 17 | 19 | 410 | 23 | 0 | 410 | 40 | 56 | 410 |
27 | 75 | 250 | 16 | 258 | 350 | 22 | 143 | 260 | 37 | 318 | 300 |
28 | 140 | 115 | 15 | 530 | 130 | 21 | 385 | 30 | 36 | 430 | 160 |
14 | 657 | 50 | 35 | 480 | 150 | ||||||
33 | 600 | 50 |
Об окончании седиментационных процессов судят по неизменности результатов в течение 3...4 мин.
На основании полученных данных определяют:
1. Интенсивность водоотделения (U):
U = V(n-1) - V(n),
где V(n-1) - объем суспензии в предыдущую минуту, мл; V(n) - объем суспензии к определенному моменту, мл.
Интенсивность водоотделения с 1,1% добавки
U1 = 410 - 260 = 150
U2 = 260 - 140 = 120
U3 = 140 - 130 = 10
U4 = 130 - 60 = 70
U5 = 60 - 30 = 30
Интенсивность водоотделения с 1,5%добавки
U1 = 425 - 410 = 15
U2 = 410 - 350 = 60
U3 = 350 - 300 = 50
U4 = 300 - 200 = 100
U5 = 200 - 160 = 40
U6 = 160 - 150 = 10
U7 = 150 - 120 = 30
U8 = 120 - 100 = 20
U9 = 100 - 70 = 30
U10 = 70 - 50 = 20
Интенсивность водоотделения с 0,75% добавки
U1 = 410 - 350 = 60
U2 = 350 - 300 = 50
U3 = 300 - 260 = 40
U4 = 260 - 220 = 40
U5 = 220 - 130 = 90
U6 = 130 – 90 = 40
U7 = 90 - 65 = 25
U8 = 65 - 50 = 15
Интенсивность водоотделения без добавки добавки
U1 = 440 - 420 = 20
U2 = 420 - 320 = 100
U3 = 320 - 290 = 30
U4 = 290 - 250 = 40
U5 = 250 - 220 = 30
U6 = 220 - 180 = 40
U7 = 180 - 150 = 30
U8 = 150 - 120 = 30
U9 = 120 - 115 = 5
2. Коэффициент водоотделения (Кi):
Кi = (Vh - Vн) / Vн,
где Vh - начальный объем суспензии, мл; Vн - конечный объем суспензии, мл.
К1,1 = (410 - 30) / 30 = 12,7
К1,5 = (425 - 50) / 50 = 7,5
К0,75 = (410 - 50) / 50 = 7,2
К0= (440 - 115) / 115 = 2,8
Рисунок 1 - График зависимости коэффициента водоотделения от содержания добавки
Рисунок 2 График зависимости осадка от времени
Рисунок 3 График зависимости интенсивности водоотделения от времени
Рисунок 4 График зависимости осадка от температуры суспензии
Вывод: по полученным данным можно сделать вывод, что с добавлением добавки увеличивается время оседания цемента, также повышается коэффициент водоотделения, оптимальное количество добавки 0,75%.
