Исследование изменения реологических параметров растворов во времени

Тян-пэй, Ли-Цзянь Юн и другие ученые исследовали процесс изменения реологических характеристик растворов после выдерживания их в течение определенного времени (при постоянном темпе срезания): варьируемыми факторами являлись B/Ввяж отношение, дозировка и тонкость помола ДГШ. содержание СП и т.д. Составы 13 видов исследуемых растворов приведены в табл. 6.7.
Условия проводимых испытаний: постоянный темп срезания 200 рад/сек.; время нарастания темпа от 0 до 200 рад/сек. - 180 сек.; длительность срезания при темпе 200 рад/сек. - 8000 сек.; длительность снижения скорости срезания от 200 до 0 рад/сек. - 30 сек. Температура испытания - 20° С.


Результаты проведенных исследований растворов Н, I, J и К (см. составы в табл. 6.7), наиболее часто используемых в качестве вяжущих систем при производстве ВЦБ, представлены на рис. 6.20. Значения реологических параметров, определенных при постоянном темпе срезания 200 рад/сек., приведены в табл. 6.8, где т1 и n1 - усилия среза и вязкость, полученные в начальный момент срезания; т1 и n2 - максимальные величины усилия среза и вязкости; т3 и n3 - величины усилия среза и вязкости в конце процесса срезания.
По представленным на рис. 6.20 данным видно, что значения реологических параметров исследуемых растворов существенно меняются как от состава, так и от длительности выдерживания. Наименьшее изменение реологических параметров т и n наблюдается для цементного раствора Н; максимальные величины составляют, соответственно, 15.79 Па и 0.078 Па/сек. Для раствора J, состоящего из цемента и ДГШ, величины т и n гораздо выше, чем у состава Н: в процессе выдерживания данные параметры еще больше увеличиваются. Изменение реологических параметров раствора I, содержащего 10% MK. значительно отличаются от аналогичных величин для растворов H и J: сначала усилие среза резко возрастает до максимального значения а затем существенно уменьшается; величина т2 больше т1 в 2 раза.

Характер изменения реологических параметров раствора К, содержащего сразу три вида вяжущих веществ - цемент, MK и ДГШ, больше похож на раствор I; однако величина т1 для состава К больше. Усилия среза для состава К по сравнению с раствором J значительно выше; характер изменения данного параметра во времени для данных составов различен.

По данным табл. 6.8 видно, что три раствора (L, J и М) состоят из 70% портландцемента + 30% ДГШ с удельной поверхностью 800 м2/кг при водотвердом отношении, равном, соответственно, 0.5, 0.6 и 0.7. Реологические кривые данных растворов после выдерживания в течение времени приведены на рис. 6.21, а реологические параметры, определенные при постоянном темпе срезания - в табл. 6.9. По представленным результатам видно, что В/Ввяж отношение оказывает существенное влияние на реологические параметры растворов.

По представленным на рис. 6.21 данным видно, что при различных В/Ввяж. отношениях характер изменения реологических параметров практически одинаков; в процессе нарастания темпа срезания от 0 до 200 рад/сек. значения усилий среза тоже увеличиваются, а при достижении темпа среза 200 рад/сек. достигают максимальной величины. С увеличением В/Ввяж. отношения усилия среза т1 и т2 снижаются. Затем значения т начитают снижаться до минимальной величины (через 2000 сек. гидратации) с последующим ее увеличением. После гидратации в течение 5000 сек. характер изменения усилий среза для растворов с различными В/Ввяж. отношением существенно меняется. Так, при В/Ввяж. 0.6 и 0.7 и постоянном темпе срезания наблюдается постепенное увеличение усилия среза, а при В/Ввяж. = 0.5 величина т достигает своей максимальном величины (т2) и после этого постепенно снижается.
По данным табл. 6.9 можно сделать вывод, что при В/Ввяж.=0.5 величина т1 и т2 для раствора L гораздо выше, чем для составов J и M (В/Ввяж. отношение 0.6 и 0.7), а величины т3 растворов L и M близки между собой.

Обычно, чем выше В/Ввяж. отношение, тем консистенция раствора жиже, а усилие среза и вязкость ниже. Однако полученные результаты исследований свидетельствуют, что изменение реологических параметров растворов в процессе протекания реакции гидратации не совсем соответствует этому правилу, что, вероятно, связано с различием в образовании и распределении продуктов гидратации растворов при различном В/Ввяж. отношении и возникновением различных контактных состояний частиц образовавшихся структур.

Анализ растворов N, О и J, составы которых приведены в табл. 6.7, позволяет исследовать влияние тонкости помола на величины х и n. Тонкость помола ДГШ для этих растворов, оцениваемая по величине удельной поверхности, составляла, соответственно, 300, 500 и 800 м2/кг; дозировка ДГШ - 30 %. Полученные результаты показаны на рис. 6.22.
Из анализа рис. 6.22 видно, что тонкость помола ДГШ практически не влияет на характер изменения реологических параметров растворов. Независимо от тонкости помола ДГШ изменение т в процессе гидратации раствора подразделяется на следующие этапы: в процессе нарастания темпа срезания от 0 до 200 рад/сек. усилие среза постепенно увеличивается до максимальной величины т1, зависящей от тонкости помола ДГШ (чем выше удельная поверхность ДГШ, тем величина т1 больше и ее изменение заметнее); затем, с установлением постоянного темпа срезания, сначала наблюдается снижение усилия срезания до минимальной величины, а затем ее постепенное увеличение, причем величина усилий нестабильна.

Однако тонкость помола ДГШ оказывает значительное влияние на величины реологических параметров. По данным табл. 6.10 видно, что с увеличением тонкости помола ДГШ происходит повышение величин т1 и n1; при удельной поверхности ДГШ 500 м2/кг величины параметров т2, n2, т3 и n3 ниже, чем для более крупных (300 м2/кг) и более тонких частиц (800 м2/кг) ДГШ.

Полученные результаты свидетельствуют о необходимости при использовании ДГШ в качестве компонентов бетонных смесей обращать особое внимание на выбор требуемой тонкости помола, а также учитывать ее влияние на прочностные и реологические характеристики растворов с целью получения наилучшего эффекта.

Анализ результатов, полученных для растворов Р, К, Q и R (см. табл. 6.7). позволяет определить влияние дозировок ДГШ на реологический процесс растворов. В данных составах использовался ДГШ с удельной поверхностью 800 Nr/кг и дозировкой, соответственно, 20, 30, 40 и 50%. Результаты испытаний. приведенные на рис. 6.23, свидетельствуют о том, что реологические параметры растворов зависят от дозировки ДГШ.

По данным, представленным на рис. 6.23 видно, что в процессе увеличения темпа срезания от 0 до 200 рад/сек., усилия среза для четырех анализируемых растворов постепенно увеличиваются с повышением дозировок ДГШ до максимальной величины т1 (см. табл. 6.11). При постоянном темпе происходит сначала уменьшение усилия среза до минимальной величины, а затем ее постепенное увеличение; значения усилий среза на этом этапе также зависят от дозировок ДГШ.
При дозировках 20 и 30% наблюдается колебание параметра т. однако общая тенденция свидетельствует об его уменьшении. При 20%-ной дозировке ДГШ и времени гидратации 6000-7500 сек. усилия среза достигают максимальной величины: при 30% дозировке ДГШ и времени гидратации около 5000 сек. данная величина достигает максимального значения, а затем резко уменьшается. При дозировках ДГШ 40 и 50% в процессе постоянного темпа срезания величина т имеет тенденцию к повышению: начиная с длительности гидратации 3000 с усилия среза начинают колебаться, причем значительно сильнее, чем для растворов с меньшими дозировками. Закономерности изменения вязкости растворов после выдерживание в течение времени аналогичны усилиям среза.

Из анализа результатов, представленных в табл. 6.11 заметно, что характерные реологические величины растворов повышаются с увеличением дозировок ДГШ. При дозировке ДГШ 50% исследуемые параметры гораздо выше, чем для составов с 20% данной минеральной добавки. Следует обратить внимание, что при дозировках 30 и 40% величины т3 и n3 существенно различаются; данное явление свидетельствует о различном влиянии дозировок ДГШ на реологические процессы в позднем времени.

По данным табл. 6.7 видно, что анализ результатов, полученных для составов К, S и Т, содержащих 60% цемента + 10% MK + 30% ДГШ с удельной поверхностью 800 м2/кг, позволяет оценить влияние дозировок СП, составляющих, соответственно, 0, 0.4 и 0.8%. Результаты испытания приведены в табл. 6.12 и на рис. 6.24.

Полученные результаты показали, что добавление СП приводит к значительному уменьшению усилий среза и вязкости растворов, а также изменению величин х и n после выдерживания в течение времени. Для раствора К, не содержащего СП, наблюдается сильное колебание величин тип; при постоянном темпе срезания величина т достигла максимального значения с последующим постепенным снижением. Для растворов S и T наблюдаются значительно меньшие колебания величин т и n, а сами значения параметров ниже, чем для раствора без СП. Кроме того, на этапе постоянного темпа срезания общая тенденция изменения параметров т и n для этих составов, в отличие от раствора К, свидетельствует об их увеличении. При дозировке СП 0.8% величина т варьируется в интервале 6.5-7.2 Па, что составляет 4-8% от аналогичных значений для раствора без СП; величина n находится в интервале 0.3-0.4 Па/сек., что также составляет 4-8% от контрольного состава.