Б. В. ГУСЕВ, д-р техн. наук, проф., В. Г. ВАСИЛЬЕВ, канд. техн. наук, Н. К. ТОЙШИБАЕВ, инж, (НИИЖБ), Активность цементного камня, обработанного гидродинамическим методом

В настоящее время известны различные способы активации сухого цемента и цемент но-водной суспензии, приводящие к более полному использованию вяжущих свойств цементного камня, увеличению прочности бетона или снижению расхода цемента при заданном классе бетона.

Оценка степени активности цементного камня после обработки вяжущего тем или иным методом очень важна для оптимизации активации и прогнозирования прочностных, реологических или технологических свойств цементного теста и раствора.

С этой целью в НИИЖБе осуществили пластометрические и акустические исследования цементного теста, подвергнутого обработке ударно-импульсиыми режимами с помощью гидродинамического излучателя. Цементное тесто — активировали при прохождении через гидродинамический излучатель под давлением сжатого воздуха 0,5...0,7 МПа, а затем смешивали с заполнителем. В качестве исходных материалов использовали портландцемент марки 400 Воскресенского завода активностью 43,9 МПа и нормальной густотой 26,8 %, песок кварцевый Москворецкого карьера с Л4 = 1,73. Пластическую прочность цементного теста Рт определяли коническим пластометром МГУ [1] по глубине погружения конуса в исследуемую систему угла конуса при вершине: (0,96 при а = 30°; F — нагрузка, действующая на конус; h — глубина погружения конуса.


Подсчитывая общую массу загрузки при погружении конуса в систему на 0,5 см, по приведенной формуле определяли пластическую прочность через каждые 30 мин. По результатам замеров построили кривую структурообразования для цементного теста с В/Ц =0,4 (рис. 1). Из рис. I видно, что активированное цементное тесто, обладая повышенной подвижностью по сравнению с контрольным, до начала схватывания имеет более низкие показатели пластической прочности. То же самое прослеживается и по диаметру расплыва конуса на встряхивающем столике — 108 и 104 мм. Однако затем процессы структурообразования в активированном цементном тесте идут значительно интенсивнее и через 8 ч пластическая прочность его на 42 % больше, чем неактивированного теста.

Такой характер структурообразования цементного камня имеет важное практическое значение: активация позволяет увеличить продолжительность периода приготовления бетонной смеси с одновременным ускорением твердения бетона. Вследствие ударно-импульсной обработки при активации происходит срыв сольватных оболочек с цементных зерен и обнажение новых поверхностей (рис. 2). Кроме того, повышается химический потенциал на границе между твердой и жидкой фазами, что влияет на реологические свойства цементного теста. В результате повышаются тиксотропные свойства цементного теста (оно становится пластичным), значительно интенсифицируются процессы структурообразования, что подтверждается и другими экспериментальными данными. При В/Ц = 0,4 в цементном тесте, подвергнутом активации, период схватывания сокращается иа 25...35 мин, процессы структурообразования завершаются на I... 1,5 ч быстрее, чем в активированном.

Одновременно заформовали цементно-песчаные образцы-балочки размером 4X4X16 см состава 1:3, которые испытали через 7 и 28 сут нормально-влажностного твердений. Прочность активированных образцов значи тельно превышает аналогичные показатели контрольных образцов — на 51... 56 % после 7 сут и иа 45...47 % после 28 сут нормального твердения (см. таблицу).

Для оценки степени активации цемента и исследования кинетики изменения свойств цементного теста в ранние сроки структурообразования использовали акустический импульсный метод. Две пробы цементного теста с В/Ц = 0,4 помещали в одинаковые измерительные ванночки, в которых методом сквозного прозвучивания на базе 80 мм с помощью усовершенствованного ультразвукового прибора «Бетон-ОКТ» определяли скорость распространения акустических воли. Результаты исследования цементного теста во времени структурообразования представлены на рис. 3.


Бетон и железобетон, 1991