29 Августа 2011 год.
На сегодняшний день безусловным является факт, что примеси в мелкозернистых или тяжелых бетонах не должны и не могут рассматриваться, как реагенты, оказывающие узконаправленное воздействие на технологические или эксплуатационные свойства бетонных смесей, конструкций и изделий, а только в комплексе их взаимодействия между собой, компонентами бетонной смеси, технологиями ее приготовления, использования и условиями выполняемых бетонных работ. Ярким примером этому являются противоморозные добавки в пескобетон М300 или любой другой вид мелкозернистого бетона, ориентированные одновременно на ряд воздействий на бетонную смесь и получаемые из нее конструкции/изделия, а также методы и способы расширения температурного диапазона твердения бетонных смесей без влияния на конечные эксплуатационные свойства бетона.
Прежде всего, следует отметить, что ответственной за нижний порог температурных ограничений использования бетонных смесей является вода, в меньшей степени — содержащаяся в вяжущем и наполнителях в виде растворов и паров в микропорах и капиллярах, в основном – затворная вода, используемая для гидратации цементного камня. Вместе с тем, ни American Concrete Institute (американский институт бетона), ни европейские группы/институции исследователей и разработчиков не рекомендуют снижать температуру фазового перехода воды добавлением этиленгликоля, пропиленгликоля, глицерина или спирта, основываясь не столько на экономической нецелесообразности использования этих реагентов для больших объемов смесей при изготовлении изделий, забивке фундамента или выполнении цементной стяжки пола, сколько на мало предсказуемом их влиянии на процессы, происходящие при твердении бетона.
Основными направлениями увеличения температурного диапазона использования бетонных смесей определены снижение содержания затворной воды и, условно – ускорение процессов схватывания бетона. Условно, поскольку собственно ускорители и различные ингибиторы цемента не уменьшают количество влаги в смеси, только косвенно снижают пороговую температуру применения на 3-4 градуса за счет стимулирования процессов гидратации, способны привести к появлению флоккул не прореагировавшего цементного камня, неиспользованных (и не выведенных из твердеющего раствора) микрообъемов воды, которые при замерзании вызовут деформационные напряжения с появлением дефектов структуры. Поэтому ускорители могут быть использованы только при низком водоцементном отношении или в сочетании с другими добавками, причем выбор ускорителя твердения (на основе хлоридов, нитратов, бромидов, фторидов, карбонатов и т.д.) должен определяться требованиями по рН среды для бетона конкретного использования.
В целом ускорители при расширении температурного диапазона использования бетонной смеси позволяют решить:
— проблему задержки схватывания бетонных смесей с другими противоморозными добавками;
— проблему медленного набора проектной прочности, характерную для бетонов с противоморозными добавками без ускорителей.
Теоретически, а иногда и практически удается снизить количество затворной воды, варьируя крупностью заполнителя. Известно, что крупный или мелкий однородный заполнитель в одинаковых объемах образует одинаковый суммарный объем пустот, который, по сути, и должна заполнить вода, вернее водяной цементный раствор. В то же время смесь крупного и мелкого заполнителя того же объема требует меньшего количества цементного «геля», а следовательно и меньшее количество затворной воды.
В целом этим и объясняется фракционирование песков для пескобетона М 300 у некоторых производителей, которые варьируя процентным соотношением крупных и мелких фракций, добиваются снижения водоцементного отношения, увеличения прочности конструкций/изделий и частичного снижения нижней пороговой температуры твердения бетонной смеси. Т.е. оптимальный для мелкозернистого бетона по крупности песок (зоны 4-6 на рис. ниже) разбавляется фракциями песка для штукатурных и кладочных растворов (зоны 1-3), в то время, как в смесях тяжелых бетонов с фракциями наполнителя 7-9 «разбавителем» служит песок крупности 4-6 для мелкозернистых бетонов.
Вместе с тем, такой технологический подход к формированию исходного состава наполнителя по крупности в отношении снижения нижней температуры использования бетонов работает довольно неэффективно в бетонных смесях с повышенными требованиями к удобоукладываемости (или технологичности, растекаемости).
Неплохо решают проблему морозоустойчивости при укладке воздухововлекающие добавки, которые позволяют повысить подвижность бетонной смеси при стабильном водоцементном отношении за счет появления в структуре воздушных пузырьков, выступающих своеобразной «смазкой» для «притирающихся» друг к другу агрегатированных частиц цементного камня и фракций наполнителя. Попутно воздушные пузырьки, имеющие меньшую теплопроводность, чем твердые частицы и вода, блокируют отвод тепла при гидратации цемента к интенсивно охлаждающимся поверхностям конструкций/изделий на воздухе при низких температурах.
Очень эффективны, как противоморозные добавки сильные диспергаторы – суперпластификаторы. Их влияние на твердеющий бетон можно считать тройственным:
— во-первых, пластификаторы обеспечивают удобоукладываемоость бетонной смеси при низких водоцементных отношениях, снижая вязкость и увеличивая пластичность бетонной смеси;
— во-вторых, пластификаторы, как и воздухововлекающие добавки, способствуют лучшему уплотнению крупных частиц в бетоне, выступая в роли «смазки»;
— в-третьих, пластификаторы сдерживают агрегатирование цементного камня, что ускоряет гидратацию и увеличивает технологичность бетонной смеси при снижении водоцементного отношения и увеличении эксплуатационной прочности бетона.
