ГЛАВА 2
Свойства материалов и методика
экспериментальных работ
2.1. Применяемые материалы и их характеристики
В экспериментальных исследованиях применялись следующие сырьевые материалы:
портландский цемент, наполнитель, пенообразователь, добавка – ускоритель
твердения и вода.
Цемент. В качестве вяжущего во всех экспериментальных работах использовали
портландский цемент Одесского цементного завода – ПЦ II/А–Ш-500 [51].
Химико-минералогический состав и физико-химические свойства цемента приведены в
таблице 2.1.
Таблица 2.1
Основные показатели цемента ПЦ II/А–Ш-500
Химико-минералогический
состав клинкера
Физико-механические свойства
Окислы и
соединения
значения, %
Вид
испытаний
Единицы
измерения
ПЦ II/А–Ш-500
FeO
SiO2
Al2O3
0,04
22,22
5,10
Активность
МПа
53
Fe2O3
CaO
MgO
4,02
65,94
1,66
Удельная
поверхность
м2/кг
330
SO3
H.O.
Cl – ион
CaOcв
0,226
0,1
0,14
0,23
Коэффициент нормальной
густоты
дол. един.
0,29
п.п.п.
КН
0,25
0,92
2,38
Истинная плотность
г/см3
2,92
C3S
C2S
1,27
61,52
15,96
Сроки
схватывания
мин.
C3A
6,7
- начало
250
C4AF
12,22
- окончание
300
Наполнитель. В виде наполнителя применялся карбонатный песок, получаемый из
отходов камнепиления известняка-ракушечника. Вид наполнителя выбран из-за его
достаточной распространенности в регионе. Вокруг города расположено достаточное
количество функционирующих, а также уже отработанных шахт по добыче камня, на
которых скопилось большое количество известняков различного фракционного
состава. Кроме того, известняк-ракушечник намного легче измельчается, нежели
кварцевый песок.
Таблица 2.2
Химико-минералогический состав карбонатного наполнителя.
Химико-минералогический состав известняка
СаО
SiO2
Al2O3
Fe2O3
п.п.п
Количество
49,66
7,07
1,72
2,46
36,88
В исследованиях применяли карбонатный песок фракции < 0,63 мм. Истинная
плотность наполнителя – 2,59 г/см3.
Пенообразователь. Пенообразователь синтетический ПБ-2000, производство ОАО
«Ивхимпром» (Россия, г. Иваново). Согласно технической информации,
представленной заводом-изготовителем, он характеризуется высоким коэффициентом
стойкости в цементном тесте (рис. 2.1).
Рис.2.1. Коэффициент стойкости пены плотностью 50 – 60 кг/м3 из ПБ-2000
различных концентрациях.
Коэффициент стойкости пены из пенообразователя ПБ-2000 в цементном тесте
превышает 0,9. Это достаточно хороший показатель и приближается к величине
0,98, характеризующей качественную техническую пену.
Стойкость поризованной смеси с использованием пены из пенообразователя ПБ-2000
вполне достаточна для предотвращения осадки пенобетонной массы вплоть до начала
ее твердения.
Добавки. В качестве добавки применяли добавку – ускоритель твердения
«Релаксол», производитель «Будиндустрия ЛТД» г. Запорожье. Из комплексной
добавки «Релаксол-Универсал» применяли компонент 1, который поставляется в виде
пасты. Пасту растворяли в горячей воде до полного ее растворения. В дальнейшем
использовали рабочий раствор плотностью 1,012 г/см3 (при температуре 200С), что
соответствует 20% концентрации.
Вода. Водой затворения служила водопроводная вода городского водопровода
температурой 20±20С.
2.2. Методика определения реологических характеристик растворной смеси
В технологии ячеистых бетонов большое значение имеет совмещение во времени
процессов создания пористости и нарастания вязкости и структурной прочности
поризованной смеси. Нарушение синхронности этих процессов приводит к изменению,
как общей пористости, так и характера пористости и, в конечном итоге, снижению
других физико-механических показателей [35, 39, 59].
Структурную прочность ячеистых бетонов определяют различными способами [40,
41]. Одним из наиболее распространенных способов является способ определения
пластической прочности при помощи конического пластометра МГУ, схема которого
приведена на рисунке 2.2.
Рис. 2.2. Схема конического пластометра МГУ
1 - груз;
2 - площадка для крепления втулки;
3 - рычаг;
4 - направляющая втулка;
5 - индикатор;
6 - противовес;
7 - ось вращения;
8 - конус;
9 - подъемный столик;
10 - форма со смесью;
11 - основание прибора.
Задача изучения влияния переменных рецептурно-технологических факторов на
кинетику пластической прочности пенобетона изучалась следующим образом. В
каждой строке плана 3-хфакторного эксперимента согласно рассчитанным составам
приготавливали пенобетонную смесь. Смесь помещали в пластмассовую форму
диаметром 100 мм и высотой 60 мм. После этого смесь разравнивали линейкой. Для
определения значения пластической прочности форму со смесью устанавливали на
подъемный столик – 9. При помощи винта форму поднимали до соприкосновения с
острием конуса – 8. При этом рычаг 3 находился в горизонтальном уравновешенном
состоянии при помощи противовеса 6. На чашу весов 1 помещали груз и следили за
глубиной погружения конуса по индикатору 5. При погружении конуса на 5 мм
фиксировали массу груза. Пластическую прочность определяли по формуле:
(2.1)
где И – предельное напряжение сдвига (пластическая прочность), кПа;
G – масса груза, г;
h – глубина погружения конуса, см;
К – постоянная прибора, при угле конуса при вершине 300 равна 0,96.
Величину пластической прочности принимали как среднееарифметическое от 5-ти
измерений. За кинетикой измерения пластической прочности следили на протяжении
первых 24 часов.
Из других реологических характеристик определяли водопотребность растворной
смеси. О водопотребности смеси судили по диаметру расплыва раствора,
определяемого при помощи вискозиметра Суттарда. Поскольку величина диаметра
расплыва раство