WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Проведенные исследования показали, что тонкодисперсные минеральные наполнители значительно изменяют реологические и структурно-механические свойства цементной системы. Введение наполнителей ведёт к изменению её водопотребности. Причём это изменение зависит от природы минерального микронаполнителя и его дисперсности. Так кремнезёмистые микронаполнители МК4000 и МК1700, обладая высокой микропористостью и высокими адсорбционными свойствами, оказывают существенное влияние на водопотребность вяжущей системы. Для микрокремнезёма, имеющего частицы чрезвычайно малых размеров и высокую площадь поверхности, количество воды, требуемой для получения теста нормальной консистенции, увеличивается пропорционально содержанию его в массе цемента. При степени наполнения 5-30% от массы вяжущего водопотребность смеси изменяется в пределах 27-53%. Поэтому в работе были проведены исследования по совместному влиянию на свойства вяжущего микрокремнезёма и добавки С-3.

Карбонатные микронаполнители напротив, выполняют роль пластифицирующей добавки в системе, уменьшая водопотребность вяжущего. Так введение 5% мела снижает нормальную густоту теста на 12%. При более высокой степени наполнения до 30% значительного роста водопотребности не происходит. Доломитовая мука, имея размеры, сопоставимые с размерами частиц цемента, не оказывает существенного влияния на нормальную густоту вяжущего.

Важнейшим свойством вяжущего для штукатурных растворов является их водоудерживающая способность, которая предохраняет смесь от преждевременной потери воды при укладке на пористое основание. Установлено, что увеличение водоудерживающей способности наполненного вяжущего при введении МК4000, МК1700 и мела составило от 8 до 53% (рис. 1). Максимальное увеличение данного показателя связано с введением микрокремнезёма с наибольшей удельной поверхностью. Поскольку введение микронаполнителя производится от массы цемента, а частицы его чрезвычайно малы и имеют высокую площадь поверхности и меньшую плотность чем у цемента, то объём теста увеличивается, и чем выше дисперсность, тем больше адсорбционной воды удерживается на поверхности частиц. При введении же доломитовой муки, наблюдается снижение водоудерживающей способности вяжущего на 30%. Это можно объяснить тем, что доломитовая мука имеет удельную поверхность, сопоставимую цементом, но частицы доломита имеют более плотную структуру и менее гигроскопичны.

Для обоснования эффективности применения предлагаемых микронаполнителей, а также для установления оптимального их количества, исследовалась
величина прилипаемости цементного теста к поверхности условно плотного основания (тяжёлый плотный бетон с В/Ц=0,4) и пористого основания (кирпич керамический полнотелый). Установлено, что величина прилипаемости смешанного вяжущего к различным поверхностям зависит от вида, количества вводимого микронаполнителя, его удельной поверхности и структуры поверхности основания (рис. 2). Очевидно, что пористое основание подложки обеспечивает более высокое сцепление вяжущего. При этом максимальная прилипаемость наблюдается при введении микрокремнезёма МК4000 в количестве 10-20% от массы цемента. Добавки с меньшей удельной поверхностью (доломитовая мука, мел) улучшают прилипаемость вяжущего в меньшей степени.

Таким образом, проведенными исследованиями показано, что применение микронаполнителей ведёт к увеличению адгезионных сил в системе "смешанное вяжущее – основание", что позволит получить высокое сцепление штукатурной смеси с обрабатываемой поверхностью.

Для изучения процессов структурообразования в начальный период твердения определялась пластическая прочность смешанного вяжущего (рис. 3). Набор структурной прочности теста с микрокремнезёмом происходит гораздо быстрее и продолжает расти по мере увеличения степени наполнения вяжущего микрокремнезёмом. Однако стоит отметить «аномальное» поведение смеси, с содержанием микрокремнезёма. На первый взгляд смесь кажется более жёсткой, что показывает и более высокая пластическая прочность, однако смесь приобретает отличительные «квазитиксотропные» свойства. Она легче наносится на поверхность, лучше обрабатывается, отличается лучшей внутренней связанностью структуры. Эти свойства становятся особенно заметными при более длительном перемешивании. Таким образом, пластическая прочность смеси с различными тонкодисперсными минеральными добавками позволяет регулировать прочность на всём периоде процесса структурообразования.

Одним из показателей эксплуатационных свойств штукатурных растворов является прочность и кинетика изменения во времени. В связи с этим изучалась кинетика набора прочности смешанного вяжущего с различным содержанием микронаполнителей.

Показано, что для каждого вида микронаполнителя существует своя степень наполнения смешанного вяжущего, когда дости-

гается максимальная прочность при сжатии, что связано с особенностями формирования структуры цементного камня с микронаполнителями различной химической природы и удельной поверхности. Так при введении доломитовой муки до 20% от массы вяжущего не наблюдается снижения прочности. Введение мела в количестве 10-20% также ведёт к увеличению прочности на 26-29%. Однако введение микрокремнезёма, вследствие его существенного влияния на водопотребность вяжущего, ведёт к снижению прочности цементного камня. В связи с этим исследовано совместное влияние микрокремнезёма с пластифицирующей добавкой на прочность цементного камня. Установлено, что введение С3 в количестве 0,1-0,2% ведёт к резкому упрочнению цементного камня, наполненного микрокремнезёмом.

Для анализа роли микронаполнителей в формировании структуры цементного камня были проведены физико-химические исследования. На ИК-спектрах вяжущих со всеми видами добавок отмечается увеличение пиков, соответствующих валентным колебаниям связанной воды. Изменения в области дифракционных колебаний, соответствующих Si-О-Si и Ca-O, говорят об усилении каркаса и увеличении плотности связей и, следовательно, плотности на единицу объёма цементного камня.

Рис. 5. Микрофотографии продуктов гидратации
наполненных вяжущих (х5000)

1- контрольный образец (ПЦ без добавок); 2 – ПЦ с добавкой микрокремнезёма; 3 – ПЦ с добавкой мела; 4 – ПЦ с добавкой доломитовой муки.

На рентгенограммах обнаружено снижение количества и интенсивности пиков портландита (4,9 ; 2,63 ; 1,49 ) и их отсутствие в образцах с микрокремнезёмом. Обнаружены новые пики, характерные для низкоосновных гидросиликатов кальция (1,56 ; 1,6 ; 1,85 ; 2,57 ; 2,71 ; 2,79 ), обладающих волокнистой структурой, что позволяет объяснить улучшение прочностных и адгезионных свойств смеси. При введении карбонатных микронаполнителей обнаружены новые соединения гидрокарбоалюминатов и гидрокарбосульфоалюминатов кальция (2,87 ; 1,62 ; 1,36 ), что также позволяет объяснить улучшение физико-механических свойств.

На микрофотографии цементного камня с добавкой микрокремнезема идентифицируются низкоосновные гидросиликаты кальция, имеющие характерную волокнистую структуру, что может способствовать упрочнению контакта между зерном цемента и микронаполнителя. В цементном камне с добавкой мела формируется характерная дендритовая структура минералов, что способствует более плотной их упаковке, и, следовательно, увеличению прочности цементного камня с карбонатными добавками.

В четвертой главе представлены результаты исследований реологических и технологических свойств составов штукатурных растворов на основе сухих строительных смесей. Показано, что на свойства растворной смеси оказывает помимо свойств вяжущего существенное влияние подбор рационального состава заполнителя.

Подбор рационального фракционного состава песка для сухих штукатурных смесей проводился по совокупности значений достигаемой минимальной межзерновой пустотности и удельной поверхности. Исследования двухфракционных смесей показали, что межзерновая пустотность рационально подобранной смеси достигается при соотношении фракций 1,25-2,5 и 0,16-0,31 песка 70:30. Оценивалось влияние микронаполнителей на межзерновую пустотность заполнителя и были установлены рациональные соотношения между пассивной и активной составляющими заполнителя для штукатурной растворной смеси, позволяющие регулировать эксплуатационные свойства штукатурного раствора. Оценка влияния соотношения в сухой смеси наполненное вяжущее:заполнитель осуществлялась по показателям водоудерживающей способности и прочности.

Область применения штукатурных смесей свидетельствует о том, что они являются адгезивами. Одним из основных свойств для штукатурных растворов, характеризующих качество штукатурного покрытия, является прочность его сцепления с обрабатываемой поверхностью (рис. 4). В работе показано, что введение всех видов тонкодисперсных минеральных добавок в количестве до 15% от массы цемента ведёт к значительному росту прочности сцепления штукатурных растворов по сравнению с контрольными образцами. Это связано с увеличением общей удельной поверхности смеси и площади контакта раствора с основанием.

Увеличение количества тонкодисперсных минеральных добавок ведёт к снижению доли цемента в смеси, которого уже не хватает для обмазки частиц песка и частиц части микронаполнителя, которая не вступает в химическое взаимодействие и является уже инертной частью заполнителя. Это ведёт к ухудшению свойств раствора. При введении добавки МК4000 и МК1700 наилучшие результаты получены при её содержании от 5 до 10%

от массы цемента, при этом увеличение прочности сцепления штукатурного раствора составляет 18-55% в сравнении с контрольными образцами. Дальнейшее повышение содержания микрокремнезёма, без применения суперпластификаторов, ведет к повышению водосодержания смеси, что в дальнейшем может привести к появлению усадочных деформаций и ухудшению свойств раствора.

Введение карбонатных микронаполнителей, мела и доломитовой муки в количестве до 15% от массы цемента также ведет к росту прочности сцепления. Максимальная прочность сцепления наблюдается при введении 5% мела, при этом её увеличение составляет 53%.

Специфическим свойством штукатурных растворов является их сползание или стекание с поверхности, что связано с особенностями его применения – на вертикальной поверхности в слоях различной толщины. В течение времени, пока раствор ещё не потерял своих пластических свойств, под действием силы тяжести может происходить смещение слоёв раствора относительно друг друга, в результате чего происходит деформация и нарушение сплошности штукатурного покрытия. Поэтому в работе были проведены исследования влияния состава сухой смеси на величину сползания штукатурного раствора с вертикальной поверхности (табл. 1).

Установлено, что наименьшей величиной сползания характеризуются растворы с МК4000. Это связано с тем, что микрокремнезём обладает низкой средней плотностью, это ведёт к общему снижению средней плотности растворной смеси. Кроме того, растворы с микрокремнезёмом обладают высокой когезионной связностью структуры, высокой адгезией к основанию и быстрым набором пластической прочности, что также предотвращает сползание штукатурной смеси.

Таблица 1. Величина сползания штукатурных растворов

Вид
наполнителя

Содержание добавки, % по вяжущему

Величина сползания, мм

-

0

18

Доломитовая мука

20

15

20

19

Мел

20

15

11

12

Микрокремнезём, 1700 кг/м2

20

10

6

6

Микрокремнезём, 4000 кг/м2

20

10

3

4

Штукатурные растворы, наполненные доломитовой мукой, обладают максимальной величиной сползания. Наблюдается характерная «каплевидная» деформация штукатурного слоя, что связано с высокой средней плотностью доломитовой муки и готовой смеси. Полученные результаты не позволяют рекомендовать штукатурные растворы с доломитовой мукой для проведения отделочных работ в один слой большой толщины. Однако эти растворы обладают положительными характеристиками – высокая прочность при сжатии и сцепление с поверхностью, что позволяет рекомендовать эти составы для осуществления работ с тонкими штукатурными слоями.

Для описания совместного влияния содержания добавок на прочность цементного камня и затвердевшего раствора, плотность, прочность сцепления с основанием использовался метод полного двухфакторного эксперимента с оптимизацией состава смешанного вяжущего и растворной смеси графо-аналитическим способом.

В пятой главе разработаны технология приготовления сухих строительных смесей и технические условия на применение сухих штукатурных смесей. Исследована зависимость свойств раствора от времени перемешивания. Показано, что увеличение времени перемешивания смеси с микрокремнеземом и доломитовой мукой до 20 мин позволяет повысить активность смеси на 11-16% по сравнению с традиционным перемешиванием, что может быть вызвано увеличением дефектности материала и образованием новых активных центров. Длительное перемешивание смеси с добавкой мела не даёт подобного результата, т.к. мел агрегируется и нарушается однородность смеси.

Таблица 2. Составы сухих штукатурных смесей

Материалы

Расход, кг

состав

Мк1

состав

Д2

состав

М3

состав Мк4

Цемент

272

288

212,5

197,5

Песок фр.1,25-2,5

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»