ри формовании бетона большую роль играют реологические свойства цементного теста, которые в значительной мере определяют удобоукладываемость [1-3].
На реологические свойства бетонной смеси при укладке в определенной мере влияет минеральный состав компонентов бетона и в значительной мере водоцементное отношение. При формировании структуры твердеющего цемента значительную роль играет минеральный состав компонентов цемента.
В связи с этим для описания реологических свойств использовали методику измерения вязко-пластических свойств при истечении через круглый капилляр на модифицированном приборе ИИРТ-2А и метод ротационной вискозиметрии на приборе Канавца «Р-1». В первом случае в приборе ИИРТ-2А использовали капилляр длиной 40 мм, диаметром 2 мм, углом входа в капилляр 45°. Нагрузка на шток прибора составляла 2,16 Н, а температура испытаний – 252 °С.
На рисунке 1 представлена зависимость показателя текучести бетонной смеси через круглый капилляр (далее ПТБ) от композиционного состава.
Изучение реологических свойств бетонных смесей проводили на вышеуказанных вискозиметрах. Как видно из представленных данных, значения ПТБ линейно возрастают, аномалии относительной вязкости во всем диапазоне измерений не наблюдаются. Использование модификаторов, содержащих КО «Силор», значительно повышают ПТБ. ПТБ материалов, содержащих МБП-14, несколько ниже, что указывает на ориентационные эффекты макромолекул поливинилхлорида (далее ПВХ), при приложении внешних нагрузок и истечении бетонной смеси. При повышенных нагрузках (5,0 кН) истечение бетонной смеси изменяется нелинейно.
При приложении внешних нагрузок свыше 45 минут ПТБ бетонной смеси, модифицированной МБП-14, возрастает асимптоматически, что указывает на завершение ориентационных эффектов макромолекул полимера и удаление воды под давлением штока. Отсюда следует, что в процессе экструзии следует прогнозировать продолжительность переноса материала шнеком из зоны загрузки до зоны сжатия. Нелинейность изменения ПТБ в указанном интервале продолжительности нагружения свидетельствует о недостаточной сплошности бетонной смеси за счет содержания избытка воды. Поэтому при разработке технологии экструзии бетона следует учитывать частоту вращения шнека, конструкцию профиля шнека. Для подтверждения этого вывода определяли зависимость жесткости экструзионной бетонной смеси от ПТБ (рисунок 2).
Как видно, удобоукладываемость или жесткость бетонной смеси зависит как от композиционного состава, так и внешних нагрузок. Жесткость и ПБТ характеризуют вязко-пластические свойства бетонной смеси. Как известно, водопотребность характеризует пластичность цементных систем. Таким образом, из данных капиллярной вискозиметрии следует, что пластичность экструзионных бетонов может быть оптимизирована по данным ПТБ и уточненным реологическим характеристикам.
а) Содержащие модификатор 1,5 масс.%: 1 – без модификатора; 2 – с МПБ-14; 3 – с КМ-2 1; 4 – с МБК-7
б) Нагрузка: 1, 2 – 2,16 кН; 3, 4 – 5,0 кН; 1, 3 – без модификатора; 2, 4 – модификатор 1,5 масс % МБП-14
Рисунок 1 – Зависимость показателя текучести
от состава композиций: цементная паста
с В/Ц – 0,38; возраст – 2 часа
Исходя из вышеуказанного, нами в работе использован метод ротационной вискозиметрии для определения реологических характеристик, моделирующий процесс перемещения бетонной смеси в процессе вращения шнека.
Измерения реологических характеристик бетонной смеси проводили на пластометре системы Канавца «Р-1». Результаты измерений представлены на рисунках 3, 4 и в таблице 1.
Методом капиллярной и ротационной вискозиметрии установлено, что относительная или структурная вязкость в большой степени на стадии формирования коагуляционной структуры зависит от В/Ц. Так, при экструзии бетонной смеси (возраст – 5 часов) с В/Ц от 0,3 до 0,35 наблюдается повышение вязкости цементной системы во всем диапазоне напряжений сдвига. Содержание в качестве модификатора КО «Силор» наиболее оптимально для снижения вязкости. Бетонная смесь, содержащая ПВХ, отличается повышенными вязкостными свойствами. Это, по-видимому, связано с тем, что на стадии перехода от начала твердения к коагуляционной структуре макромолекулы ПВХ занимают межфазное пространство между заполнителем и продуктами гидратации компонентов цемента. При этом макромолекулы ПВХ, обволакивая фрагменты новообразований при гидратации, проявляют вязко-пластические свойства, присущие полимерам.
а) 1 – без модификатора; 2 – МБК-7;
