раздел 2
характеристики материалов и Методы исследований
2.1. Характеристика использованных материалов
Для выяснения влияния различных факторов на процессы структурообразования
модифицированной цементной матрицы бетона использованы два вида
портландцемента: Криворожский IIЦ II/Б-Ш-400 и Балаклеевский ПЦ I-500-Н,
удовлетворяющие требованиям ДСТУ Б В.2.7-46-96. Химический и минералогический
составы, а также основные характеристики цементов приведены в табл. 2.1...2.3.
В качестве заполнителей применялись материалы, характеристики которых приведены
в табл. 2.4, 2.5.
Таблица 2.1
Химический состав цементов
Завод-
производитель
Вид и марка цемента
Содержание оксидов, %
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
Na2O
K2O
ОАО «Кривой Рог Цемент»
ПЦ II/Б-Ш-400
28,55
5,60
2,56
57,85
3,18
1,79
0,37
0,10
ОАО «Балцем»
ПЦ I-500-Н
22,15
5,41
4,67
65,26
0,84
1,25
0,33
0,09
Таблица 2.2
Минералогический состав цементов
Завод-производитель
Вид и марка
цемента
Содержание минералов, %
C3S
C2S
C3A
C4AF
ОАО «Кривой Рог Цемент»
ПЦ II/Б-Ш-400
59,43
21,89
7,37
11,31
ОАО «Балцем»
ПЦ I-500-Н
58,91
20,88
6,41
13,80
Таблица 2.3
Физико-механические характеристики цементов
Завод-производитель
НГ, %
Сроки схватыва-
ния, мин
начало | конец
Предел прочности при изгибе, МПа
7 сут | 28 сут
Предел прочности при сжатии, МПа
7 сут | 28 сут
ОАО «Кривой Рог Цемент»
24,2
143
265
4,2
5,9
25,2
41,1
ОАО «Балцем»
25,6
132
242
4,6
6,9
31,8
51,1
Таблица 2.4
Характеристики мелких заполнителей
Вид песка
Насыпная плотность, кг/м3
Частные остатки на ситах с размерами
отверстий мм, %
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Отсев ГОК, Мкр=2,3
1515
15,8
23,5
51,4
9,1
0,2
Песок кварцевый, Мкр=1,8
1526
9,6
20,2
31,6
27,8
10,8
Песок речной днепровский, Мкр=1,4
1535
3,6
14,2
28,9
33,1
24,4
Таблица 2.5
Гранулометрические характеристики крупного заполнителя
Вид заполнителя
Насыпная плотность, кг/м3
Частные остатки на ситах с размерами отверстий мм, %
20
10
Гравий фракции 10-20
1545
58,7
32,7
8,6
Щебень фракции 10-20
1510
67,6
30,3
2,1
В качестве пластифицирующего компонента в составе модификатора использован
карбоксилатный дивинилстирольный латекс БКС-75/21, ТУ 3840370-96 производства
опытного завода ПО «Стирол».
Полимерминеральный модификатор диэтиленгликольаэросил (ДЭГА) получен путем
синтеза высокодисперсного гидроксилированного аэросила в присутствии
диэтиленгликоля. Процесс получения гидроксилированного аэросила основан на
гидролизе четыреххлористого кремния в водородно-кислородном пламени. Аэросил
получается при замещении силанольных групп органическими функциональными
группами различной природы. Аэросил представляет собой непористый
высокодисперсный препарат SiO2 аморфного строения с гидроксильным и
модифицированным органогруппами поверхностным покровом. Размеры шарообразных
частиц аэросила составляют (1…4)·10-8 м, основной диаметр 1,2·10-8 м, удельная
поверхность находится в пределах (150…300) м2/кг. На поверхности частиц
гидроксилированного аэросила содержится 0,5…1 ммоль ОН-групп на 1 г SiO2; на 1
м2 поверхности приходится примерно 5)·1018 ОН-групп [87].
Замещение может осуществляться как по всем гидроксильным группам, так и
частично. В последнем случае говорят о степени замещения в пределах от 30 до
75%. Гидроксильные и органические группы способны диссоциировать в щелочной
среде с рН=9…11 с высоким значением электрокинетического потенциала от 50 до
150 мВ [88].
Кроме гидроксильных групп, активными центрами аэросила являются координационно
ненасыщенные атомы кремния силанольных групп, с которыми может быть связана
координационно присоединенная молекула воды, представляющая собой новый
активный центр [89].
При синтезировании диэтиленгликольаэросила частицы несут органическое покрытие
состава [-O-(CH2)2-O-(CH2)2-OH]n, соединенное с атомами кремния. Материал
является гидрофильно-гидрофобным, вводится в бетонную смесь с водой
затворения.
2.2. Методы исследований
Электронно-микроскопические исследования структуры цементной матрицы бетона
проводили с помощью сканирующего микроскопа «CEM-SIS» фирмы «PHILLIPS» при
ускоряющем напряжении 27 кВ.
Рентгенофазовый анализ выполнен на дифрактометре ДРОН-3, работающем на
монохроматическом излучении CuKa, с рентгеновской трубкой БСВ-11 при напряжении
30 кВ и анодном токе 12 мА. Приготовленный порошок вяжущего помещался в кювету,
установленную на гониометрическое устройство ГУР-5, оснащенное приставкой ГП-4
для съемки поликристаллических веществ с вращением в собственной плоскости со
скоростью 66 об/мин. В качестве детектора рентгеновского излучения
использовался сцинтилляционный счетчик со скоростью счета 500 имп/с. Гониометр
обеспечивал вращение счетчика со скоростью 1 град/мин. Запись рентгенограмм
велась в интервале углов 2Q от 10 до 60о. Расшифровка рентгенограмм
производилась путем идентификации полученных данных на основе рентгеновских
характеристик природных и искусственных минералов, приведенных в справочной
литературе.
Инфракрасная спектроскопия выполнена с целью определения влияния полимерных
модификаторов на структуру цементной матрицы бетона. Исследования проводились
на приборе "SPECORD 75 IR" предприятия "Carl Zeiss Jena", позволяющем
регистрировать спектры в ИК-диапазоне волновых чисел от 4000 до 400 см-1 (длина
волны 2,5...25 мкм). Измельченная в агатовой ступке и смешанная с вазелиновым
маслом проба наносилась на специальную пластинку и помещалась в камеру.
Источником излучения являлась инфракрасная горелка - кера