1. Гидрофобизация цемента

Для обеспечения указанных выше дозировок добавки берут различное количество портландцемента и добавляют в него одну каплю олеиновой кислоты, масса которой 0,03 г. Для дозировки 0,05 % необходимо добавить одну каплю к 60 г, для 0,10 % – к 30 г, а для 0,15 % – к 20 г цемента.

К портландцементу добавляют соответствующее количество ПАВ и тщательно растирают смесь в фарфоровой ступке в течение 7…10 мин.

Для опыта берут 10 г приготовленного цемента, разравнивают его на сухой горизонтальной поверхности и на этот слой наносят пипеткой несколько капель воды. Наблюдая за состоянием капель, фиксируют время от момента нанесения капли до полного ее впитывания в слой цемента. На гидрофобном цементе вода должна оставаться в виде свободно перемещающихся капель не менее 5 мин.

По результатам этого испытания строят график зависимости времени впитывания воды цементом от количества введенной гидрофобной добавки и устанавливают оптимальную дозировку добавки для придания цементу гидрофобных свойств.

2. Оценка влияния гидрофилизирующей пав на свойства гипсового теста

Сначала определяется НГ гипсового теста без добавки (работа № 4). Затем в тесто нормальной густоты вводят добавку-пластификатор в указанных выше дозах в виде водного раствора известной концентрации, который предварительно смешивают с водой затворения. При этом следует учитывать воду, вносимую в тесто с раствором добавки, уменьшая соответственно дозировку воды, обеспечивающую нормальную густоту теста так, чтобы общее количество воды в тесте оставалось неизменным.

Контрольный пример

Для затворения гипсового вяжущего вещества массой 300 г используют водный раствор ПАВ концентрацией 10 % с плотностью 1,043 г/см³. Определяется количество раствора добавки для обеспечения заданной дозировки 0,20 % в расчете на сухое вещество добавки от массы вяжущего вещества и количество воды затворения, если для теста из данного гипса установлена нормальная густота, равная 46 %.

Объем раствора добавки, рассчитанной по формуле, приведенной на с.65, будет равен 5,75 см³.

Количество воды затворения рассчитывается по формуле:

В_затв = В_НГ – V_р-ра ∙ ρ (1 – 0,01С),

где В_затв – количество воды затворения, г; В_НГ – количество воды, требуемое для получения гипсового теста нормальной густоты, г; V_р-ра – объем водного раствора добавки, см³; ρ – плотность водного раствора ПАВ, г/см³; С – концентрация раствора добавки, %.

Подставляя известные величины в формулу, получим

В_затв = 0,46 ∙ 300 – 5,75 ∙ 1,043 ∙ (1 – 0,1∙10) = 132,6 г.

Изучение возможности уменьшения количества воды затворения в смеси стандартной консистенции выполняют, подбирая нормальную густоту с каждой из вышеуказанных доз добавки-пластификатора.

По результатам испытаний строят график зависимости текучести и нормальной густоты гипсового теста от количества вводимой добавки.

3. Оценка влияния пав на сроки схватывания гипса

Сначала для сравнительного анализа устанавливают сроки схватывания гипса на тесте нормальной густоты без добавки. Затем определяют сроки схватывания на гипсовом тесте нормальной густоты, содержащем различные количества добавки-пластификатора, которое подобрано в п. 2.

По результатам этих испытаний строят графики зависимости сроков схватывания гипсового теста от количества вводимой добавки.

По результатам лабораторной работы в целом делаются заключение об оптимальной дозировке ПАВ для получения гидрофобного цемента, для пластификации и замедления сроков схватывания вяжущих веществ. Составляются рекомендации по регулированию свойств вяжущих веществ с помощью ПАВ.

Контрольные вопросы

1. Какие вещества называются поверхностно-активными?

1. Вещества, которые вступают в активное химическое взаимодействие с поверхностью других веществ.

2. Вещества, оказывающие каталитическое воздействие на химические процессы, происходящие на границе раздела двух фаз.

3. Вещества, которые адсорбируясь на поверхности раздела фаз, существенно понижают избыточную энергию этой поверхности.

4. Вещества, которые адсорбируясь на поверхности раздела фаз, существенно увеличивают избыточную энергию этой поверхности.

2. Что представляют собой ПАВы к вяжущим веществам?

1. Минеральные тонкодисперсные порошки, способствующие пластификации растворных и бетонных смесей.

2. Углеводороды с дифильными молекулами, имеющие гидрофильную полярную группу и гидрофобный углеводородный радикал.

3. Растворы электролитов, ускоряющие или замедляющие твердение вяжущих веществ.

4. Щелочные (сульфатные) активизаторы гидравлической активности вяжущих веществ.

3. Какие ПАВы обеспечивают сохранение активности вяжущих веществ при длительном хранении?

1. Гидрофильного типа. 2. Воздухововлекающие.

3. Замедлители схватывания и твердения. 4. Гидрофобного действия.

4. На чем основан эффект пластификации растворных и бетонных смесей добавкой ЛСТ?

1. Молекулы ЛСТ адсорбируются на зернах вяжущего вещества и улучшают смачиваемость их поверхности, что приводит к увеличению дозировки воды при затворении и повышает пластичность смеси.

2. Молекулы ЛСТ адсорбируются на зернах вяжущего вещества и удерживают около их поверхности слои молекул воды, которые проявляют «смазочный» эффект, уменьшают трение между частичками и повышают пластичность смеси.

3. Молекулы ЛСТ снижают вязкость и поверхностное натяжение воды, способствуют воздухововлечению, что пластифицирует смесь.

4. Молекулы воды равномерно распределены в объеме воды затворения и снижают ее вязкость, что пластифицирует смесь.

5. Какими способами лучше вводить добавки ПАВ в бетонные смеси?

1. При помоле вяжущих веществ или в виде водного раствора совместно с водой затворения.

2. В момент укладки и уплотнения бетонной смеси.

3. В сухом виде при перемешивании бетонных смесей.

4. Совместно с мелким заполнителем, предварительно обработанным раствором добавки.

6. Какое количество олеиновой кислоты следует считать оптимальным для надежной гидрофобизации цемента?

1. Такое количество, при котором отдельные молекулы этой добавки адсорбированы частицами цемента и отталкивают от них молекулы воды.

2. Такое количество, при котором создаются плотные мономолекулярные слои этой добавки на поверхности частиц цемента, гидрофобизирующие цемент.

3. Такое количество, при котором молекулы этой добавки покрывают частицы цемента в несколько слоев и обеспечивают его гидрофобизацию.

4. Такое количество, при котором невозможна гидратация цемента при затворении его водой.

7. Следует ли учитывать воду, в которой растворен ЛСТ, при подсчете нормальной густоты пластифицированного гипсового теста?

1. Следует, вычитая ее количество из общего объема воды затворения.

2. Следует, добавляя ее количество к общему объему воды затворения.

3. Не следует, так как добавка пластифицирует тесто и изменяет его нормальную густоту.

4. Не следует, так как нормальная густота гипсового теста устанавливается без учета добавки.

8. Как влияет присутствие молекул гидрофильной добавки на сроки схватывания вяжущих?

1. Увеличивают Н_схв и сокращают К_схв теста.

2. Ускоряют сроки схватывания и твердения.

3. Замедляют сроки схватывания и твердения.

4. Присутствие молекул гидрофильной добавки не влияет на сроки схватывания вяжущих веществ.

Лабораторная работа № 7

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

Общие сведения

Строительный раствор – искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения смеси вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя и добавок, регулирующих свойства строительных растворных смесей и растворов. Данная смесь до начала схватывания вяжущего вещества называется строительной растворной смесью.

Строительные растворы относятся к композиционным каменным материалам, как и бетоны, только в них отсутствует крупный заполнитель. Рассматривая строительный раствор как мелкозернистый бетон, следует помнить, что растворы отличаются большей удельной поверхностью заполнителей, растворные смеси укладываются тонким слоем без значительного уплотнения и, как правило, на пористое основание, способное отсасывать воду из них. Чтобы обеспечить однородность, пластичность и водоудерживающую способность растворной смеси при минимально возможном расходе вяжущего вещества применяют пластификаторы. Необходимо учитывать, что избыточное количество вяжущего вещества и пластификатора увеличивает его водопотребность и усадку при твердении.

Растворные смеси с малой водоудерживающей способностью склонны к расслоению, что нарушает однородность смеси и понижает прочность раствора. Лучший состав и качество смеси достигаются когда пустоты в песке заполнены тестом из вяжущего вещества, воды и добавок, а поверхность зерен песка покрыта тонким слоем этого теста.

Классифицируют строительные растворы по плотности (тяжелые с плотностью ≥ 1500 кг/м³ и легкие с плотностью < 1500 кг/м³); по виду вяжущего (цементные, известковые, гипсовые, смешанные) и по назначению (кладочные, отделочные и специальные).

Кладочные строительные растворы предназначены для надежного соединения между собой отдельных элементов кладки, равномерного распределения нагрузки в ней и монтажа стен из панелей и блоков. Цементные растворы применяют для работы во влажных условиях. Цементно-известковые и цементно-глиняные растворы используются как в подземных, так и наземных частях зданий и сооружений. Известковые растворы используются в надземных частях зданий с небольшими нагрузками. Кладочные растворные смеси и растворы должны обладать удобоукладываемостью, водоудерживающей способностью, прочностью.

Удобоукладываемость – способность растворной смеси распределяться на основании тонким однородным слоем, прочно сцепляющимся с поверхностью. Характеризуется подвижностью, которая определяется по глубине погружения конуса в исследуемую растворную смесь.

Водоудерживающая способность – способность растворной смеси не расслаиваться при транспортировании и сохранять достаточное количество воды в тонком слое смеси, уложенной на пористое основание.

Прочность при сжатии. На прочность кладочного раствора, работающего на плотном основании, влияют те же факторы, что и для бетонов, т.е. активность вяжущего R_ц и Ц/В согласно закону прочности раствора

R_p = 0,4 R_ц (Ц/В – 0,3).

Прочность растворов, уложенных на пористое основание, повышается примерно в 1,5 раза за счет снижения количества воды в растворной смеси, связанной с ее поглощением пористым основанием. Растворная смесь уплотняется, а прочность раствора повышается по сравнению с раствором, уложенным на плотное основание. В смеси устанавливается постоянное водоцементное отношение.

Прочность раствора R_р (МПа), работающего на пористом основании, определяется в зависимости от расхода вяжущего вещества Ц (т/м³), его активности R_ц и крупности песка k

R_р = k · R_ц (Ц – 0,05) + 4,

где k – коэффициент крупности песка, зависящий от качества песка: для крупного песка – 2,2; песка средней крупности – 1,8; мелкого песка – 1,4.

Установлены марки раствора по прочности М4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300. При возведении стен из панелей, крупных блоков в зимнее время марку строительного раствора повышают на одну ступень. При отрицательных температурах для сохранения жидкой фазы и продолжения реакции гидратации в состав строительного раствора вводят химические противоморозные добавки (поташ, нитрит натрия, хлористые соли и др.). Для монтажных растворов минимальная марка по прочности М100.

По морозостойкости кладочные растворы классифицируются на марки (F10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200, 300).

Цель работы

Изучить основные свойства кладочных строительных растворных смесей и растворов, исследовать влияние на них некоторых видов пластификаторов.

Порядок выполнения работы

Каждое звено студентов подбирает состав смешанного кладочного строительного раствора, работающего на пористом основании, при заданных показателях подвижности и прочности.

Изучить влияние вида пластификатора на дозировку воды, водоудерживающую способность растворной смеси и прочность раствора. Определить прочность раствора. Оценить преимущества применения смешанных строительных растворов.

Дежурное звено готовит простую растворную смесь из цемента и песка, доливая воду в смесь до получения проектной подвижности, после чего производит оценку расслаиваемости и водоудерживающей способности. Другие звенья оценивают свойства растворной смеси и раствора, в которых используется пластификатор. В качестве таких пластификаторов применяются известковое или глиняное тесто с показателем подвижности 13…14 см, а также 2 %-ный раствор ЛСТ, дозируя его в количестве 0,2 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество.

Методы испытаний