Структурная вязкость и пластичность цементного геля. Методика определения

нормальной густоты цементного геля. Седиментация. В результате тщательного смешения цементного порошка с водой, взятой в количестве 25—45 % по массе, получают цементный гель. С увеличением количества воды гель становится подвижнее. Гель представляет собой концентрированную водную суспензию, характеризующуюся определенной структурой и соответственно повышенной вязкостью. Возникновение повышенной вязкости относят за счет ван-дер-ваальсовых сил, в той пли иной мере связывающих отдельные высокодисперсные частички в суспензии. Разрушение таких структур наступает, в частности, при механических воздействиях на систему (вибрация, перемешивание и т. п.). При этом структурная вязкость падает и суспензия приобретает способность течь. При прекращении механических воздействий структурные связи в системе вновь восстанавливаются, вязкость суспензии повышается и текучее состояние исчезает. Такое явление, характерное для структурированных смесей вяжущих с водой, называется тиксотропией. Нормально вязкие системы начинают течь при любом перепаде давления. Чтобы вызвать течение структурированных систем, необходимо приложить дополнительную силу, соответствующую предельному напряжению сдвига. Таким образом, для подобных систем существует предельное значение скорости сдвига, вызывающее переход его из упругопластического состояния в состояние временной текучести. Структурная вязкость в большой мере зависит как от свойств цементов, так и от концентрации, температуры и продолжительности выдерживания суспензии. Важно отметить, что в зависимости от В/Ц и продолжительности выдерживания теста значительно изменяются характер и время последующего застудневания при прекращении механических воздействий, а также структурная вязкость. Для определения структурной вязкости цементных паст и растворов пользуются вибровискозиметром. Вязкость в нем определяют по скорости всплывания шарика диаметром 20, 1 мм и массой 2, 82 г в трубке, подвергаемой вибрации с заданной частотой и амплитудой. В цементном тесте уже в момент его изготовления начинаются сложные и разнообразные процессы, обусловливающие постепенное превращение пластической массы в затвердевший цементный камень. Структурная вязкость теста во время твердения резко увеличивается. Одновременно тесто приобретает некоторую пластическую прочность. Ее можно характеризовать значением предельного напряжения сдвига, возникающего в тесте при погружении в него под той или иной постоянной нагрузкой конического пластомера. Для определения нормальной густоты цементного геля используют прибор Вика. Он имеет цилиндрический металли­ческий стержень, свободно перемещающийся в обойме станины. Стержень снабжен указателем для отсчета перемещения его относительно шкалы, в ниж­нюю часть стержня вставляют металлический цилиндр-пестик) Нормальную густоту цементного теста характеризуют количе­ством воды затворения, выраженным в процентах от массы це­мента. Кольцо и пластинку перед началом испытаний смазывают тон­ким слоем машинного масла. Для приготовления цементного геля отвешива­ют 400 г цемента, высыпают в чашу, протертую влажной тканью. Затем делают в цементе углубление, в которое вливают воду в количестве, необходимом, примерно, для получения цементного геля нормальной густоты, через 30 с после приливания воды осторожно перемешивают, а затем энергично рас­тирают тесто лопаткой. После окончания перемешивания кольцо быстро напол­няют цементным тестом и 5-6 раз встряхивают его. Поверхность тес­та выравнивают с краями кольца. Немедленно после этого приводят пестик прибора в соприкос­новение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень стопорным устройством, затем быстро освобождают его и предос­тавляют пестику свободно пог­ружаться в тесто. Через 30с с момента освобождения, стержня производят отсчет погружения по шкале. При несоответ­ствующей консистенции цементного геля изменяют количество воды и вновь затворяют тесто, добиваясь погружения пестика на глубину 5-7 мм. Седиментационные явления в цементном геле: пока цементный гель характеризуется относительной подвижностью, под влиянием силы тяжести оно расслаивается: более крупные и тяжелые частицы из верхних слоев перемещаются в нижние, которые становятся плотнее. Одновременно происходит общее уплотнение массы с появлением некоторого количества воды над поверхностью геля, уложенного в ту или иную емкость, форму и т. п. Вследствие этого затвердевшая масса получается неоднородной: структура ее у верхней поверхности рыхлая, пронизанная капиллярами. Такая структура предопределяет пониженную прочность геля и стойкость во времени. Выделение воды из цементного геля отрицательно сказывается на свойствах бетонных конструкций, вызывая их неоднородность, особенно при послойной укладке бетонных смесей в формы или в опалубку. Кроме того, вследствие водоотделения под зернами крупного заполнителя и под стержнями арматуры возможно образование прослоек воды, ослабляющих надлежащую связь с ними цементного камня. В результате снижаются прочность и несущая способность железобетонных конструкций, повышается их водопроницаемость, они становятся более подверженными воздействию агрессивных факторов. Склонность бетонной смеси к водоотделеиию отрицательно сказывается при перевозке, но она может оказаться в известной мере полезной при обычной укладке смесей в дренирующую опалубку или с применением вакуумирования. Седиментация и водоотделение проявляются тем меньше, чем меньше подвижность незатвердевших смесей и чем больше вязкость и водоудерживающая способность цементного теста. Благоприятно влияет на водоудерживающую способность введение даже небольшого количества различных добавок и, в частности, известкового теста, активных материалов осадочного происхождения (трепела, диатомитов, опок и др.), а также глины.