Методическое пособие 720

Рис. 4.11. Реологические кривые дисперсной системы «зола – вода» при В/Т = 0,36:

1 - Sуд = 500 м2/кг; 2 – Sуд = 700 м2/кг

2

2

3

3

Рис. 4.12. Влияние дисперсности твердой фазы на реологические характеристики обводненных систем при В/Т = 0,28:

1 – «молотый цемент – вода»; 2 - «молотый шлак – вода»;3 - «молотый песок – вода»; 4 - «молотый известняк – вода»; 5 – «зола-вода» при В/Т = 0,36

71

Установлено, что при росте дисперсности частиц твердой фазы в обводненных системах фрактально-кластерные структуры сохраняются, но меняется характер их геометрического построения: они становятся более разветвленными, с большим количеством межагрегатных контактов. При этом во всех исследуемых системах наблюдается, что было и ожидаемо, увеличение τ0 и ηэфф min (рис. 4.7 – 4.12). Так, в системе «молотый песок-вода» при увеличении дисперсности частиц с 300 до 700 м2/кг τ0 повышается с 225,8 Па до 388,8 Па, а ηэфф. min – с 21,9 Па·с до 32,7 Па·с. В системе с молотым шлаком τ0 изменяется

со 190,0 Па до 547,5 Па; ηэфф. min – с 22,1 Па·с до 39,5 Па·с. В системе с молотым известняком τ0 увеличивается с 31,3 Па до 454 Па; ηэфф. min – с 7,5 Па·с до 31,5 Па·с. В масштабах отдельных частиц и агрегатов образуются структуры,

отличающиеся более высокой пустотностью, что приводит к снижению средней плотности исследуемых обводненных дисперсий (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Структурные показатели обводненных дисперсных систем при В/Т = 0,28 [137, 139, 140]

Для системы «молотый песок-вода» с увеличением дисперсности твердой фазы от 300 до 700 м2/кг средняя плотность снижается с ρ = 2004 кг/м3 до

ρ= 1910 кг/м3 при уменьшении величины количественного показателя структуры систем D с 2,7 до 2,45; для цементно-водной системы плотность снижается с

ρ= 2005 кг/м3 до ρ = 1913 кг/м3, D – с 2,74 до 2,31; для системы «молотый из- вестняк-вода» с ρ = 1970 кг/м3 до ρ = 1909 кг/м3, D – с 2,69 до 2,43. Следует отметить, что с точки зрения влияния дисперсности минеральных компонентов на

72

реологические параметры обводненных систем увеличение удельной площади поверхности свыше 700 м2/кг нецелесообразно из-за существенного роста τ0 и

ηэфф min (рис. 4.12).

Сравнительные испытания водных дисперсий, проведенные при равной подвижности по Суттарду, с использованием биокремнезема при В/Т = 0,98 и молотого кварцевого песка с Sуд = 700 м2/кг, В/Т = 0,38, показали, что, несмотря на равенство подвижностей, они имеют разные структуры. В системе с биокремнеземом формируется более разветвленная, обладающая существенно меньшей плотностью структура ρ = 1332 кг/м3 с показателем D = 2,28, по сравнению с системой «молотый песок – вода» ρ = 1830 кг/м3, с D = 2,54. Такое проявление свойств отражается и на их структурно-реологических характеристиках (рис. 4.13): для системы «биокремнезем-вода» τ0 = 22,8 Па,

ηэфф min = 22,0 Па·с, «молотый песок-вода» - τ0 = 27,1 Па, ηэфф min = 6,1 Па·с. Сопоставление свойств системы «биокремнезем-вода» и исследуемых

дисперсий с удельной площадью поверхности частиц твердой фазы 700 м2/кг дает основание полагать, что возможно их эффективное применение в качестве минеральных компонентов в ОМД.

Рис. 4.13. Реологические свойства дисперсных систем, проявляемые при равном расплыве по Суттарду:

1 – «молотый песок-вода» Sуд = 700 м2/кг, В/Т = 0,38; ρ = 1830 кг/м3;D =2,54; 2 - «биокремнезем – вода» Sуд = 20000 м2/кг; В/Т = 0,98; ρ = 1332 кг/м3; D = 2,28

73

Эта эффективность усиливается и экономическими факторами, т.к. существенно снижаются затраты на получение требуемой дисперсности частиц используемых компонентов. В последующих исследованиях использовались минеральные частицы твердой фазы с Sуд = 700 м2/кг.

Таким образом, в ходе исследований установлено, что варьирование видами исследуемых частиц твердой фазы, отличающихся природой, характеристиками поверхности, дисперсностью, дает возможность изменять реологические параметры водных дисперсных систем в широких пределах: τ0 - от 16,3 Па

до 547,5 Па и ηэфф min - от 5,4 Па·с до 39,5 Па·с и плотность формирующихся структур с 1332 кг/м3 до 2004 кг/м3.

4.2. Результаты исследований влияния ПАВ на реологические свойства минеральных паст

На следующем этапе работы для оценки влияния совместной работы и эффективности действия рассматриваемых ПАВ с исследуемыми частицами твердой фазы минеральных компонентов в составе ОМД были проведены испытания реологических свойств водных дисперсий. Дозировка добавок ПАВ составляла 0,4 % от массы тве р- дого вещества. Реологические свойства обводненных дисперсны х систем определялись с помощью ротационной вискозиметрии. Для сравнительного анализа реологические свойства определялись по вискозиметру Суттарда. Эта методика, аналогичная определению реологических характеристик бетонных смесей по ГОСТ (осадка или расплыв конуса), позволяет определять реологические характерист и- ки дисперсных систем в технических единицах.

Первоначально исследовалось влияние вида ПАВ на реологич е- ские свойства обводненных систем при равной дисперсности и В/Т - отношении. Результаты исследован ий (рис. 4.14 – 4.18) и их обобщенные данные (табл. 4.3, рис. 4.19), показали, что применение ПАВ оказывает значительное влияние на изменение реологических хара к- теристик изученных систем. Введение добавок позволяет сущ е- ственно уменьшить величину τ0 , в то же время резко снижаются значения напряжения сдвига, необходимые для перехода систем к пр е- дельно разрушенной структуре с минимальной величиной ηэ ф ф . m i n , изменяется также и величина расплыва систем по вискозиметру Су т- тарда.

74

Рис. 4.14. Влияние вида ПАВ на реологические свойства системы «молотый цемент-вода» при В/Т=0,32: 1 – без добавки; 2 – с ГП Melflux 2651F;

3 – с СП С-3; 4 – с СП Полипласт СП-3; 5 – с ГПМ-Ж

75

Рис. 4.15. Влияние вида ПАВ на реологические свойства системы «молотый песок-вода» при В/Т=0,32: 1 – без добавки; 2 – с ГП Melflux 2651F; 3 – с СП С-3;

4 – с СП Полипласт СП-3; 5 – с ГПМ-Ж

76

Рис. 4.16. Влияние вида ПАВ на реологические свойства системы «молотый известняк-вода» при В/Т=0,32:

1 – без добавки; 2 – с ГП Melflux 2651F;

3 – с СП С-3; 4 – с СП Полипласт СП-3; 5 – с ГПМ-Ж

77

Рис. 4.18. Влияние вида ПАВ на реологические свойства системы «зола-вода» при В/Т=0,32:

1 – без добавки; 2 – с ГП Melflux 2651F;

3 – с СП С-3; 4 – с СП Полипласт СП-3; 5 – с ГПМ-Ж

79

Таблица 4.3

Влияние вида ПАВ на реологические характеристики дисперсных систем при В/Т = 0,32

Несмотря на общую тенденцию изменения реологических свойств, действие ПАВ различного вида в дисперсных системах существенно отличается. Установлено, что наилучшие результаты по влиянию на реологические параметры τ0 и ηэфф min достигнуты при использовании добавки ГП Melflux 2651F во всех исследуемых дисперсных системах (табл. 4.3, рис. 4.19). Например, для цементно-водной системы τ0 снижается с 156,4 Па до 1,6 Па, ηэфф min - с 22,1 Па·с до 5,3 Па·с. Влияние на реологические свойства исследуемых обводненных дисперсий других используемых ПАВ СП сравнительно меньше. Эффективность их действия уменьшается в следующей последовательности: ГПМ-Ж, С-3, Полипласт СП-3.

80