1.2.1. Реологические свойства минеральных композиций и способы их регулирования

Минеральные композиции в технологии теплоизоляционных материалов представляют собой водные коллоидные растворы или водные суспензии. Эти двух- и многокомпонентные смеси можно рассматривать как трехфазную систему, содержащую твердые частицы с адсорбированной пленочной водой, «жидкую» воду и воздух. Механические свойства смесей в основном зависят от объемного соотношения фаз, практически решающее значение имеет количество воды затворения. Значение предельного напряжения сдвига при переходе от разбавленных к высококонцентрированным суспензиям может измениться от нуля до значительных величин. Объясняется это особыми свойствами воды.

Пластичность дисперсных систем типа концентрированных суспензий обуславливается наличием на твердых частицах дисперсной среды тонких адсорбционных пленок воды. Чем больше избыток воды, тем меньшим предельным напряжением сдвига и значением структурной вязкости будет характеризоваться раствор. Это хорошо иллюстрируется механической моделью – аналогией пластично-вязкого тела. Избыток воды служит с одной стороны смазкой между грузом и столом, понижая тем самым предел текучести, с другой – уменьшает вязкость жидкости (например, глицерина), в которой двигается поршень, а тем самым и вязкое сопротивление сдвигу. Избыток воды в растворе не обеспечивает оптимальных соотношений между двумя основными физическими постоянными, характеризующими такую систему, не говоря уже о том, что избыток воды ухудшает многие технологические свойства масс, экономические и строительно-эксплуатационные показатели теплоизоляционных изделий. Резкое снижение предельного напряжения сдвига при незначительном изменении вязкости может быть достигнуто разрушением структуры тонкодисперсной суспензии, содержащей незначительное количество воды, внешними динамическими воздействиями. Хорошо известным и наиболее распространенным приемом разрушения структурных связей является вибрирование дисперсных систем.

Если действие вибрации иллюстрировать механической моделью – аналогией пластично-вязкого тела, то можно проследить следующее. При приложении вибрации к столу установленный на нем груз при ускорении, обеспечивающим преодоление его массы, будет отбрасываться вверх. Отделяясь на короткие промежутки времени от поверхности стола, груз получает в эти мгновения возможность свободно двигаться в горизонтальной плоскости. Таким образом, резко уменьшаются значения предельного напряжения сдвига. При этом возможная скорость перемещения груза в каких-то конечных пределах определяется ускорением, приложенным к столу. Вместе с тем сопротивление, которое оказывает жидкость движению поршня при приложении вибрации, остается почти без изменений, т.е. вязкость системы понижается незначительно [21].

Таким образом, вибрирование концентрированных суспензий дает возможность направленно изменять их реологические характеристики. Большое влияние при этом оказывают интенсивность вибрационных воздействий и их характер: амплитуда, частота и направленность вибрации, место приложения вибровоздействий к массе, длительность вибрации.

Эффективно регулирование реологических свойств композиции с помощью поверхностно-активных веществ. Влияет на реологические свойств композиций и температура. С одной стороны, повышение температуры приводит к уменьшению поверхности натяжения и вязкости воды, что должно снижать предельное напряжение сдвига и пластическую вязкость композиций; с другой стороны с ростом температуры резко ускоряется гидролиз и гидратация минеральных вяжущих, увеличивается скорость коллоидации различных тонкодисперсных систем, что приводит к значительному возрастанию реологических показателей.

Специфика пористой структуры предопределяет анизотропию основных свойств ячеистого бетона. Прочность ячеистых бетонов в значительной мере зависит от содержания в них влаги. В зависимости от применяемой технологии (литьевой или комплексной вибрационной) влажность ячеистого бетона после автоклавной обработки колеблется в пределах 15-35% по массе.

Влажность ячеистого бетона существенно влияет на его теплопроводность. Величина прироста теплопроводности ячеистого бетона на каждый процент влажности равна в среднем 7-8.5%. Решающим фактором снижения теплопроводности ячеистого бетона является повышение общей пористости. Так снижение средней плотности на 100 кг/м³ приводит к уменьшению теплопроводности на 20%. Морозостойкость ячеистых бетонов, как правило, превышает 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Существенное влияние на морозостойкость ячеистых бетонов оказывает структура силикатного камня и вид применяемого вяжущего.

В эксплуатационных условиях при снижении влажности окружающей среды наблюдается уменьшение линейных размеров изделий – влажностная усадка [21]. Деформации влажности усадки ячеистого бетона обусловлена главным образом действием капиллярных сил и испарением межкристаллической воды силикатного камня. Эти бетоны обладают также высокими акустическими свойствами: звукопоглощающей звукоизолирующей способностью, а также высокой огнестойкостью. Огнестойкость ячеистых бетонов превышает огнестойкость тяжелых цементных бетонов.