Реологическое поведение пластифицированных цементных дисперсных систем при вибрации

Епихин С.Д., Иноземцев А.С. Реологическое поведение пластифицированных цементных дисперсных систем при вибрации. Нанотехнологии в строительстве. 2026;18(2):167–179. – EDN: ZWSKDH.

Epikhin S.D., Inozemtsev A.S. Rheological behavior of plasticized cement dispersed systems under vibration. Nanotechnologies in Construction. 2026;18(2):167–179. – EDN: ZWSKDH.

Разработка полифункциональных строительных материалов является одним из признанных мировых направлений в строительстве [1–4]. К таким материалам можно отнести высокопрочные легкие бетоны, разработкой которых занимаются отечественные и зарубежные школы [5-7]. Актуальной научно-практической задачей в технологии конструкционных и высокопрочных легких бетонов является расширение области применения [8, 9], например, для применения в монолитном строительстве. Повышение удобоукладываемости высокопрочных легких бетонов, особенно достижение их самоуплотняемости [10], при сохранении однородности представляет собой предмет для исследования таких систем.

Основной проблемой самоуплотняющихся бетонов (далее СУБ) является сохранение однородности при высокой подвижности смеси [11]. Основной акцент в исследованиях самоуплотняющихся бетонных смесей ставится на рецептурные факторы, влияющие на реологические и технологические свойства СУБ [12–14]. Ключевыми для регулирования подвижности и однородности бетонных смесей являются изменения количества воды и количества и качества пластификатора [15, 16]. Также большое значение для регулирования текучести и однородности

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (2): 167–179

Nanob

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

имеют твердые компоненты бетонных смесей. Так, в работе [17] приведены исследования по использованию отходов медеплавильного производства и нанокремнезема в литых бетонах. Результаты показали, что введение нанокремнезема в доле до 0,5% от массы цемента способствует постепенному увеличению прочности мелкозернистого бетона до 6,7%, но в то же время уменьшает пластичность смеси, которая наблюдается даже при доле добавки до 0,2% от массы цемента. Авторы предложили, что решением данной проблемы может быть увеличение доли поликарбоксилатного пластификатора без увеличения соотношения В/Ц.

Разработка самоуплотняющихся легких бетонов сталкивается с еще большими сложностями [18, 19]. Из-за содержания компонентов разных плотностей (более 1000 кг/м3 и менее1000 кг/м3) однородность структуры подвержена риску расслоения. Поэтому для таких систем особенно важно правильно подбирать состав твердых компонентов [20]. Одним из методов оценки изменения реологии цементноминеральных систем с течением времени является метод осцилляции смеси. Ученые из инженерной школы университета в Глазго совместно с учеными из манчестерского университета в своей статье [21] рассматривают последние достижения в области методов измерения и определения характеристик динамической и статической реологии, уплотнения или разжижения при сдвиге, вязкоупругости и тиксотропного структурного наращивания с помощью реометров в качестве измерительных инструментов.

В ранних исследованиях легких бетонных смесей на полых микросферах методом осцилляции [22] авторы производили оценку изменения реологических свойств ЛСУБ при изменении параметров: концентрации пластификатора и В/Ц. Было установлено, что кинетика изменения вязкости при осцилляции описывается различной интенсивностью, что указывает на преобразование структуры бетонной смеси. Интенсивность тиксотропного разжижения в большей степени зависит от концентрации пластификатора, чем от В/Ц отношения. Достижение высокой стабильности и низкой текучести самоуплотняющихся легких бетонных смесей на полых микросферах находится в противоположенных диапазонах варьирования В/Ц и концентрации пластификатора, что требует поиска компромиссного рецептурного решения, основанного на достижении оптимальной структуры.

Следующий этап развития исследований рецептурных факторов влияния на реологические характеристики и однородность – это определение влияния каждого компонента в отдельно взятой группе цементно-минеральных систем, которые являются составной частью самоуплотняющихся легких бетонных смесей.

МЕТОДЫ И ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объекта исследований были рассмотрены цементно-минеральные системы, состоящие из компонентов, входящих в состав высокопрочных легких бетонов на полых микросферах, а именно: портландцемент ЦЕМ I 42,5 (Ц), керамический микросфер ForeSphere (МС), микрокремнезем МК-85 (МКМ), фракционный песок фр. 0,16-0,63 мм (Пф), кварцевая мука (Пм) и вода (В). Свойства компонентов представлены в таблице 1.

Цементно-минеральные системы представляли собой различные комбинации компонентов при постоянном соотношении их массовых частей относительно портландцемента, которое составило:

Ц : МКМ : Пм : Пф : МС : В =

1,00 : 0,11 : 0,09 : 0,28 : 0,40 : 0,50.

Вторая серия отличалась наличием гиперпластификатора Melflux 2651F (Пл) в количестве 1,4% от массы портландцемента.

Исследование реологических свойств цементно-минеральных паст осуществлялось с помощью ротационного вискозиметра MCR 101 (рис. 1) путем измерения величины напряжения сдвига при колебательном воздействии (осцилляции) датчика (измерительная система «шар» диаметром 8 мм) с частотой 15 Гц и углом отклонения 0,42o в течение 600 с. Анализ полученных зависимостей выполнялся в соответствии с методикой, описанной в [22], где

Таблица 1. Свойства компонентов исследуемых паст и бетонных смесей

№	Компонент	Истинная плотность, ρ, кг/м3	Площадь удельной поверхности, S уд , м2/кг	Диаметр частицы, df , мкм
1	Портландцемент	3100	121,6	15,9
2	Микрокремнезем	2250	171,2	15,6
3	Кварцевая мука	2650	17,3	130,7
4	Фракц. песок	2650	3,3	694,6
5	Микросферы	580	169,7	61,0

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (2): 167–179

Nanob

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Рис. 1. Ротационный вискозиметр MCR 101 с измерительной системой «шар»

Для анализа структуры исследуемых дисперсных систем использовались различные структурные параметры. Толщина водной оболочки h _в рассчитывается по известной формуле:

VE _   У в

^f SynJ ’ mf

где V _в – объем воды, S_f - суммарная удельная поверхность частиц, S _уд – удельная поверхность частицы. При этом удельная поверхность может быть выражена упрощенной формулой (2) с учетом сред-

него диаметра частиц или с учетом вклада частиц различного размера (3):

где d_f и ρ _f – диаметр и плотность частиц сухих компонентов соответственно, ν – доля i -х частиц определенного диаметра. Для исследуемых смесей

рассчитывались структуры параметры:

где ν_ЦТ и h _ЦТ – объем и толщина прослойки це-

ментного теста соответственно.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

в качестве реологического параметра рассматривалась вязкость смеси. Согласно данной методике, реологическая кривая делится на 3 участка (рис. 2), каждый из которых описывается трендовой линией. Коэффициенты уравнения, описывающие участки, характеризуют поведение исследуемой системы под действием осцилляции.

При разработке самоуплотняющихся высокопрочных легких бетонов для решения задачи паритетного сочетания высокой текучести и однородности бетонной смеси важным является установление роли каждого из его компонентов в протекании указанных процессов. Ранее в [22] предложен подход, позволяющий под действием постоянного ос-

Рис. 2. Общий вид реологической кривой, полученной при осцилляции

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (2): 167–179

Nanob

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

цилляционного воздействия установить изменение реологических свойств бетонных смесей. При этом изменяющийся характер кривой течения указывает на изменения в структуре исследуемой системы. Анализ выполняется путем деления кинетической зависимости на участки, описываемые различными трендовыми линиями. Коэффициенты этих прямых позволяют судить об интенсивности преобразования структуры исследуемых дисперсных систем.

На рисунке 3 представлены зависимости напряжения сдвига от времени при постоянном вибрационном воздействии для цементных и цементноминеральных паст различного состава с пластификатором и без него.

б

Рис. 3. Изменение напряжения сдвига цементно-минеральных паст с пластификатором (а) и без пластификатора (б) при осцилляции

а

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (2): 167–179

Nanob

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

На представленных графиках (рис. 3) в соответствии с методикой [22] выделены 3 участка, описываемые прямыми, коэффициенты которых представлены в таблице 2. На рис. 2 отчетливо видно существенное отличие кинетических зависимостей напряжения сдвига для пластифицированных и непластифицированных дисперсных систем. Так, для паст с пластификатором наблюдается непродолжительный (1,5…3,5 с) нисходящий участок 1, очевидно связанный с тиксотропным разжижением. Затем вибрационное воздействие не приводит к изменению напряжения сдвига. Этот участок 2 длится от 150 до 450 с, после чего фиксируется интенсивное приращение величины напряжения сдвига до значений, превышающих начальный предел текучести. Такое поведение может быть связано с переходом дисперсной системы из устойчивой коагуляционной структуры к неоднородной. То есть постоянное вибрационное воздействие приводит к нарушению однородности, например, расслоению пасты из-за сближения и формирования агрегатов плотных частиц, которые под действием силы тяжести стремятся к седиментации. При этом разбавление цементной пасты молотым или фракционированным песком сокращает участок 2.

Для исследуемых паст без пластификатора характерна другая зависимость напряжения сдвига от времени осцилляции. Так, напряжение сдвига имеет существенно большее начальное значение, что выражается более длительным участком 1. При этом начало восходящего участка 3 можно идентифицировать раньше, чем для этих же паст, но с пластификатором. А участок 2 слабо идентифицируется, что отчетливо наблюдается при анализе параметров трендовых линий, представленных в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что в пределах эксперимента продолжительность участка 3 для паст без пластификатора составляет 550 с, при котором приращение напряжения сдвига наступает при достижении близ- ких значений напряжения сдвига, на что указывает b2 = 2,81…4,19. При этом интенсивность приращения, описываемая k3, также имеет близкие значения 0,002…0,003. Подобное поведение исследуемых систем без пластификатора можно объяснить неравномерным распределением воды для смачивания частиц и отсутствием диспергирующего эффекта. Сравнительный анализ коэффициентов для каждого участка показывает роль пластификатора как в разжижении (b1 составляет 1,38…13,8 против 6,39…26,4), так и в скорости нарушения однородности (k3 на порядок выше) паст.

Анализ 1–4 строчки в таблице 2 показывает, что управлять реологией пластифицированных паст можно как с использованием разнодисперсных компонентов, так и с их комбинациями. Показано, что введение в пасту кварцевой муки приводит к незначительному загустеванию, но снижает продолжительность участка 2 с 450 до 250 с, то есть приводит к раннему нарушению однородности. Использование более крупных кварцевых частиц в пасте приводит к большей интенсификации описанного влияния. Большая густота таких паст ( b ₁ в 10 раз больше) объясняется большим трением частиц кварцевого песка, а их размер (фр. 0,16–0,63 мм), превышающий размер как муки, так и портландцемента, способствует ускорению расслоения ( k ₃ увеличивается с 0,01 до 0,04). Такое влияние может быть нивелировано комбинацией П_ф с П_м. В этом случае пластифицированная паста, состоящая из портландцемента, воды и кварцевой муки, формирует прослойку между частицами фракционированного песка, снижая их трение. Однако увеличение доли кварцевых компонентов приводит к ускорению расслоения ( k ₃ увеличивается до 0,06) из-за снижения доли вяжущего, формирующего коагуляционную структуру исследуемой системы.

Таким образом, показано: варьирование компонентами дисперсной среды позволяет управлять реологическим поведением пасты. Снижение доли

Таблица 2. Параметры зависимостей напряжения сдвига цементно-минеральных паст от времени осцилляции

№	Наличие пластификатора	Маркировка состава		Участок 1			Участок 2		Участок 3
				k 1	b 1	t 1 , с	b 2	t 2 , с	k 3	b 3	t 3 , с
1	Пл	Ц+В	–	–0,25	1,38	3,5	0,87	447	0,01	–2,47	150
2			+П м	–0,51	1,74	1,5	1,48	248	0,02	–3,77	350
3			+П ф	–13,0	13,8	1,0	0,94	149	0,04	–5,16	450
4			+Пм+Пф	–0,67	1,81	1,5	1,52	148	0,06	–10,4	450
5	–		–	–0,85	7,29	5,0	3,39	45	0,002	2,97	550
6			+П м	–0,63	6,39	5,0	2,81	45	0,002	2,70	550
7			+П ф	–0,84	7,73	5,0	3,01	45	0,003	3,04	550
8			+Пм+Пф	–14,5	26,4	1,5	4,19	45	0,003	3,73	550

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (2): 167–179

Nanob

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

вяжущего за счет наполнения кварцевым песком или тонкой минеральной добавкой снижает способность таких систем сохранять однородность. Особенно это существенно на пластифицированных цементных пастах. Чем крупнее частицы дисперсной фазы, тем интенсивнее процессы расслоения.

Известно, что использование тонких минеральных добавок позволяет повысить однородность дисперсных систем за счет высокой водоудерживающей способности. Влияние микрокремнезема на график кривой напряжения сдвига цементно-минеральных паст при осцилляции показан на рисунке 4.

Рис. 4. Изменение напряжения сдвига цементно-минеральных паст с пластификатором (а) и без пластификатора (б) при осцилляции

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (2): 167–179

Nanob

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Рисунок 4 показывает, что пластифицированные цементно-минеральные пасты с микрокремнеземом имеют низкую величину начального напряжения сдвига (менее 12 Па), близкую к значениям для паст без него, показанным на рис. 3 (менее 10 Па), в отличие от непластифицированных паст, где значения изменились на порядок (152…378 Па против 5,4…20,9 Па). На рис. 3б можно выделить пасты Ц+В+МКМ+Пм и Ц+В+МКМ+Пм+Пф, несмотря на возможность выделить отдельные участки, характеризуются относительно низкой изменчивостью напряжения сдвига на протяжении всего периода осцилляционного воздействия, а именно в пределах 1,5…2,3 Па. При этом отсутствие молотого песка (синий и зеленый график на рис. 4а) в составе увеличивает величину начального напряжения сдвига. Также отметим, что системы с микрокремнеземом, с фракционированным песком (зеленый и фиолетовый график на рис. 4а) отличаются наличием восходящего участка на реологической кривой. То есть кварцевый песок выступает в качестве компонента, интенсифицирующего нарушение однородности структуры пасты. Однако для исследуемых систем интенсивность этого процесса незначительна.

Отсутствие пластификатора в исследуемых пастах с микрокремнеземом меняет особенности их реологического поведения (рис. 4б). Так, все виды паст отличаются отсутствием участка 3 в пределах продолжительности проводимого исследования. При этом разжижение вследствие осцилляционного воздействия протекает в схожих временных диапазонах (табл. 3).

Отметим, что увеличение вязкости паст за счет введения микрокремнезема отражается на интенсивности разжижения, которое наступает быстрее (через 2,5 с против 5 с). Однако такая смесь имеет более высокий коэффициент b ₂, который увеличился на порядок с 2,81…4,19 до 50,9…59,0.

Таким образом, можно сделать вывод о роли компонентов в исследуемых пастах для управления их свойствами. В пластифицированных цементно-минеральных пастах варьирование содержания кварцевой муки позволяет снизить передел текучести при сохранении однородности. Варьирование содержания крупной фракции кварцевого песка может быть использовано для управления тиксотропным разжижением цементных смесей, но следует учитывать их повышенное стремление к расслоению. Микрокремнезем позволяет стабилизировать структуру цементно-минеральных паст, в том числе пластифицированных.

Очевидно, что в исследуемых дисперсных системах на портландцементе или с кварцевым песком изменение структуры под действием вибрации будет протекать медленнее. Это связано с тем, что плотность дисперсной фазы, в качестве которой выступает фракционированный кварцевый заполнитель и дисперсионная среда (цементно-минеральная паста), имеют близкие значения. Введение полого заполнителя, такого как полые микросферы, приведет к снижению стабильности системы, стремление к расслоению которой будет наступать раньше. Однако обеспечить высокую текучесть, которой должны обладать самоуплотняющиеся бетонные смеси на полом заполнителе, без использования пластификатора, невозможно.

На рисунке 5 показано, что введение полых микросфер в пластифицированные и непластифици-рованные цементно-минеральные системы с микрокремнеземом способствует появлению восходящего участка кривой. Единственным составом без данного участка является Ц+В+МКМ+МС+Пм+Пф. Также видно, что продолжительность периода стабильности больше у систем с пластификатором, где исключением является состав Ц+В+МКМ+МС+Пф, где период сохранения однородности одинаков

Таблица 3. Параметры зависимостей напряжения сдвига цементно-минеральных паст от времени осцилляции

№	Наличие пластификатора	Маркировка состава		Участок 1			Участок 2		Участок 3
				k 1	b 1	t 1 , с	b 2	t 2 , с	k 3	b 3	t 3 , с
1	Пл	Ц+В+МКМ	–	–19,6	20,6	2,0	1,54	598	–
2			+П м	–2,17	3,14	2,0	1,65	598	–
3			+П ф	–18,5	19,6	2,0	1,71	346	0,002	1,12	200
4			+Пм+Пф	–2,30	3,32	2,0	1,74	297	0,001	1,56	300
5	–		–	–141,4	435	2,5	51,3	597	–
6			+П м	–142,7	443	2,5	50,9	597	–
7			+П ф	–203,6	514	2,5	59,0	597	–
8			+Пм+Пф	–96,4	354	2,5	59,0	597	–

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (2): 167–179

Nanob

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

а

б

Время, с

—e—ц+в+мкм+мс+пм+пф

Рис. 5. Изменение напряжения сдвига цементно-минеральных паст с пластификатором (а) и без пластификатора (б) при осцилляции с такой же по составу смесью без пластификатора. Это еще раз доказывает ранее упомянутый тезис о роли песка как компонента, интенсифицирую- щего нарушение однородности структуры пасты. В непластифицированных системах введение кварцевого заполнителя разной дисперсности и объема

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

2026; 18 (2): 167–179

Nanob

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

(П_м и П_ф) способствует смещению в большую сторону во времени начала расслоения, т.е. приводит к более позднему расслоению. В пластифицированных смесях изменение дисперсности заполнителя не приводит к изменению периода начала расслоения: участок № 3 для составов Ц+В+МКМ+МС, Ц+В+МКМ+МС+П_ф, Ц+В+МКМ+МС+П_м наступает при t = 350 с. Совместное введение заполнителей разной дисперсности (П_м+П_ф) способствует более позднему началу процесса расслоения. Для систем Ц+В+МКМ+МС+П_м+П_ф в установленный период осцилляции ( t = 600 с) момент наступления расслоения смеси не фиксируется.

Введение полых микросфер значительно меняет реологию исследуемых цементных паст с микрокремнеземом: как при использовании пластификатора, так и без. Практически все изучаемые системы с микросферами имеют участок 3 (рис. 5б) в пределах продолжительности проводимого исследования. Разжижение вследствие осцилляции протекает в схожих временных диапазонах для пластифицированных систем, кроме состава с Пм+Пф, и в разных диапазонах для систем без пластификатора, где уменьшение участка 3 происходит за счет увеличения крупности кварцевого заполнителя (табл. 4).

Особенностью реологического поведения смесей на полых микросферах является наличие короткого промежутка в начальный период времени, когда под колебательным воздействием измерительной системы реометра фиксируется увеличение напряжения сдвига. Объяснение такого характера изменения и его значимость требуют дополнительного исследования.

Таким образом, установлено, что многокомпонентные дисперсные системы обладают сложным реологическим поведением. Введение легкой мелкодисперсной фазы стабилизирует систему и пре- пятствует расслоению на определенный период времени.

Очевидно, что реологическое поведение дисперсных систем связано с формированием определенной структуры. Свойства такой структуры зависят от параметров, которые достигаются варьированием рецептурных факторов. К таким параметрам структуры для цементно-минеральных паст и бетонных смесей относят объем цементного теста, толщину водной прослойки, размеры частиц дисперсной фазы, коэффициент раздвижки зерен или расстояние между частицами дисперсной фазы и др. [5]. В таблице 5 представлены некоторые структурные параметры исследуемых смесей.

Варьирование рецептуры цементно-минеральной пасты или бетонной смеси приводит к формированию структуры, которую можно описать различным параметром. В таблице 5 это наглядно продемонстрировано. Установление зависимости реологических свойств дисперсной системы от ее параметров структуры позволит определить рецептурные факторы, позволяющие ими управлять. В таблице 6 представлены результаты корреляционного анализа реологических параметров для некоторых исследуемых дисперсных систем.

Установлено, что параметры k ₁, b ₁, b ₂ систем, описывающие направление изменения напряжения сдвига при осцилляции, с пластификатором и без него, имеют хорошую корреляцию с некоторыми параметрами структуры. Из таблицы 5 видно, что в системах без пластификатора чувствительным структурным параметром, для которых характерен высокий коэффициент корреляции | r | > 0,70, является толщина водной прослойки, объем цементного теста и толщина цементного теста. Однако это характерно только для параметра b ₂, описывающего величину напряжения сдвига,

Таблица 4. Параметры зависимостей напряжения сдвига цементно-минеральных паст от времени осцилляции

№	Наличие пластификатора	Маркировка состава		Участок 1			Участок 2		Участок 3
				k 1	b 1	t 1 , с	b 2	t 2 , с	k 3	b 3	t 3 , с
1	Пл	Ц+В+МКМ+МС	–	–0,55	4,69	2,0	2,41	346	0,003	1,59	250
2			+П м	–0,58	4,85	2,0	2,58	346	0,002	1,79	250
3			+П ф	–0,01	3,21	148	2,28	200	0,004	1,04	250
4			+Пм+Пф	–0,003	3,4	146	3,0	454	–	–	–
5	–		–	–1,33	172,4	98,5	66,6	251,5	0,02	59,8	250
6			+П м	–1,12	251,4	199	83,0	201	0,02	75,3	200
7			+П ф	–0,53	195,4	299	78,8	201	0,01	74,0	100
8			+Пм+Пф	–0,65	203,8	249	82,6	251	0,03	66,0	100

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

2026; 18 (2): 167–179

Nanob

Таблица 5. Структурные параметры цементно-минеральных паст

№	Дисперсная		Σ S , ·103 м2	h в , мкм	ν ЦТ	Sf , ·103 м2	h ЦТ , мкм	h ЦТ / d f
	среда	фаза
1	Ц+В	П м	72,5	8,03	0,96	0,9	1010	7,72
2		П ф	72,1	7,46	0,89	0,5	1653	2,38
3		МКМ	83,1	6,88	0,94	11,5	81,8	5,25
4		МС	111,2	2,98	0,55	39,7	13,7	0,23
5		П м +П ф	73,0	7,10	0,85	1,48	575	1,39
6		Пм+МКМ	84,0	6,54	0,91	12,5	72,6	0,99
7		Пм+МС	112,2	2,88	0,53	40,6	13,1	0,14
8		МКМ+П ф	83,6	6,10	0,84	12,0	69,7	0,20
9		МКМ+МС	122,7	2,61	0,53	51,2	10,3	0,27

Таблица 6. Коэффициент корреляции между структурными и реологическими параметрами

Параметр С пластификатором Без пластификатора h в νЦТ hЦТ hЦТ/df h в νЦТ hЦТ hЦТ/df k1 –0,35 –0,40 –0,11 –0,17 –0,33 –0,50 0,42 0,09 b1 0,17 0,23 0,03 0,09 0,18 0,37 –0,54 –0,15 b2 –0,91 –0,88 –0,72 –0,56 –0,28 –0,09 –0,68 –0,35 соответствующую предельному разжижению смеси. Однако для дисперсных систем с пластификатором наибольший коэффициент корреляции наблюдается между hЦТ и b2, что указывает на некорректность их использования для рассматриваемых смесей и параметров.

Таким образом, показано, что распространенные структурные параметры, используемые для описания дисперсных систем, имеют ограниченную применимость. Так, для густых смесей выбранные структурные параметры могут быть использованы для оценки интенсивности разжижения, а для текучих смесей – для оценки предельной величины разжижения. Однако стоит отметить, что ни один из указанных структурных параметров, рассчитанных по известным рецептурным формулам, не учитывает вклад пластификатора. То есть и распределение воды ( h _в), и объем цементного теста (ν_ЦТ), который от него зависит, для системы с пластификатором и без него представляется идентичным структурным параметрам. В связи с этим для пластифицированных дисперсных систем, таких как бетонные смеси самоуплотняющихся бетонов, требуются параметры, учитывающие роль пластификатора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенных исследований установлено, что пластифицированные многокомпонентные дисперсные системы обладают сложным реологическим поведением, которое указывает на особенности формирования структуры в присутствии ПАВ. Показано, что наполнение цементных систем более крупными компонентами снижает способность таких паст сохранять однородность. Большая доля тонких компонентов, таких как кварцевая мука или микрокремнезем, повышают однородность как пластифицированных, так и непластифицированных цементно-минеральных систем. Установлено, что полые микросферы существенно меняют реологию цементных паст, выраженную повышенной склонностью к расслоению. Корреляционный анализ показал некорректность использования традиционных структурных параметров дисперсных систем для описания их свойств, особенно с пластификатором. Традиционно применяемые параметры структуры (например, толщина водной прослойки или толщина прослойки цементного теста) не учитывают свойства дисперсных фаз и жидкости в системе. Это указывает на необходимость поиска таких критериев.

Nanotechnologies in construction

Нанотехнологии в строительстве

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

2026; 18 (2): 167–179

Nanob