ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК-ВОДОПОНИЗИТЕЛЕЙ НА СВЕЖУЮ БЕТОННУЮ СМЕСЬ В ПЛАСТИЧЕСКОЙ СТАДИИ

А) Rc„, Мпа

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК-ВОДОПОНИЗИТЕЛЕЙ НА СВЕЖУЮ БЕТОННУЮ СМЕСЬ В ПЛАСТИЧЕСКОЙ СТАДИИ

Рис. 3.31. Кинетика роста прочности при сжатии бетонов на портландце­менте (а), шлакопортландцементе (б) И пуццолановом цементе (в) в при­сутствии 0,25 % технических добавок. Удобоукладываемость бетонной смеси и расход цемента постоянны; осадка ко­нуса 100 мм; расход всех видов це­мента 150 кг/м 1133]

I — без добавки; 2 — с добавкой на основе ги — дроксикарбоновой кислоты; 3 — с добавкой смеси лигносульфоната и гидроксикарбоновой кислоты

Добавки-водопонизители су­щественно влияют на реоло­гические свойства свежей бе­тонной смеси: удобоукладывае­мость, прокачиваемость и дру­гие характеристики пластиче­ской стадии (затирка, усадка и время загустевания). Эти из-

Менения в основном вызваны химическим и физическим воз­действием молекул органиче­ских добавок на поверхность гидратирующегося цемента.

3.4.1. Механизм действия. После смешения цемента с во­дой твердые частицы имеют тенденцию слипаться с об­разованием кластеров. Хотя одновременно между ними дей­ствуют и силы электростати­ческого отталкивания, в ре­зультате происходит флокуля — ция частиц. В присутствии до­бавок-водопонизителей класте­ры распадаются на отдельные частицы, т. е. происходит их диспергация. Снижение сил притяжения между частицами приводит также к их большей подвижности.

Высказано много гипотез для объяснения механизма раз­жижающего действия водопо­низителей, вводимых в бетон­ную смесь при постоянном водо- цементном отношении. Основ­ные из них: снижение добав­ками межфазовой энергии; их полимолекулярная адсорбция; повышение электрокинетическо­го потенциала; создание за­щитных слоев из молекул во­ды; освобождение воды, за­щемленной между частицами цемента; снижение скорости гидратации цемента; измене­ние морфологии продуктов гид­ратации цемента.

Все представления, за ис­ключением перечисленных по­следних двух, базируются на диспергирующем действии до­бавок на частицы цемента.

Согласно [53], флокуля — ция — термодинамически вы­годный процесс, поскольку при этом уменьшается величина из­быточной межфазовой энергии. Диспергирование обусловлено адсорбцией молекул добавок, обладающих расклинивающим действием.

Наличие нескольких десят­ков слоев адсорбированных мо­лекул изменяет энергию взаимо­действия между частицами це­мента [55]. Согласно [131], такая полимолекулярная ад­сорбция играет роль стериче — ского стабилизатора частиц. Это важно для понимания дис­пергирующего действия доба­вок, например за счет изме­нения дзета-потенциала.

Электрокинетические изме­рения цементоводных суспензий без добавок показали, что час­тицы цемента не перемещаются в электрическом поле, тогда как в растворе лигносульфона­та они перемещаются в направ­лении анода, что свидетель­ствует об их отрицательном заряде [4]. Это объясняется адсорбцией на твердой фазе аниона добавки и взаимным отталкиванием одноименно за­ряженных частиц, что и при­водит к диспергированию. Ана­логичные результаты получены в работе [13] при использо­вании солей гидроксикарбоно — вых кислот.

Отрицательный заряд по­верхности цемента вызывает соответствующую ориентацию диполей молекул воды, что приводит к образованию гид — ратных оболочек вокруг час­тиц цемента и предотвращает их коалесценцию [53].

Согласно [132], часть той воды затворения, которая в отсутствие добавки была за­щемлена между кластерами из частиц цемента, в результа­те диспергирующего действия добавок высвобождается и обес­печивает повышенную пластич­ность свежей бетонной смеси.

Согласно [30], в присут­ствии лигносульфоната умень­шается количество образующе­гося эттрингита, что само по себе приводит к снижению во- допотребности. Сходная гипо­теза лежит в основе объяс­нения причин пластифицирую­щего действия комплексной до­бавки, состоящей из соды и лигносульфоната. Согласно этой гипотезе, эффект плас­тификации связан с тем, что указанная комплексная добав­ка уменьшает долю образую­щихся гексагональных гидро­алюминатов кальция [29, 32, 34].

Как видно из рис. 3.14 и 3.15, в присутствии лигно­сульфоната наблюдается умень­шение блокирующего действия игольчатых частиц эттрингита, фиксирующих твердую фазу цементного теста, что может быть обусловлено снижением размера кристалликов эттрин­гита. В результате улучшаются реологические показатели раст­ворной и бетонной смесей [30]. Подобная же гипотеза выдви­нута для объяснения пласти­фицирующего эффекта содо — лигносульфонатной добавки, вводимой в клинкерные пас­ты [113].

3.4.2. Водопоиижающее дей­ствие. При введении добавок- водопонизителей наблюдается снижение водопотребности при заданной постоянной подвиж­ности бетонной смеси. Этот эф­фект реализуется либо в повы­шении прочности, либо в умень­шении усадки или расхода цемента (см. рис. 3.1). В ре­зультате можно снизить коли­чество воды затворения на 5— 15 % в зависимости от таких факторов, как вид, дозировка и качество добавки; техноло­гия ее введения; водоцемент — ное отношение и требуемый уровень удобообрабатываемо — сти; вид и качество цемента; вид и содержание в цементе шлаков и зол; объем воздуш­ной фазы.

Из данных табл. 3.14 сле­дует, что глюконат натрия — более эффективная водопони- жающая добавка, чем глюкоза и лигносульфонат [133]. Дей­ствие различных по качеству технических добавок-водопони­зителей зависит от соотноше­ния между входящими в них компонентами и их концентра­ции [130]. Чем больше доза добавки, тем сильнее ее водо­поиижающее действие (при со-

Таблица 3.14. ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ Добавок (0,1 %) на их водопоиижающее действие [133]. расход цемента — 300 кг/м3

Характеристика

Без до бавки

Глюко­нат натрия

Глю­коза

Лигно­сульфо­нат натрия

Осадка ко­

95

100

95

100

Нуса, мм

Водоцемент-

0,68

0,61

0,63

0,65

Ное отноше­

Ние

Водопони-

Жение, %

10,3

7,3

4,4

Держании не более 0,1 % мас­сы цемента).

Влияние способов введения добавок на их водопонижаю- щее действие обсуждено в разд. 3.2.2 (табл. 3.5), а меха­низм происходящих процес­сов — в разд. 3.3.1.10 и 3.3.1.12.

В работе [134] отмечено, что при введении добавок во- допонижение выше при осадке конуса смеси 75 мм, чем при 200 мм. Рис. 3.32 свидетель­ствует о том, что при осадке конуса 50 мм водопонижение составляет 6 %, а при осадке конуса 150 мм—11 % [133].

С другой стороны, бетон­ная смесь (расход цемента ти­па I 300 кг на 1 м3) в присут­ствии водопонижающей до­бавки требует для увеличения осадки конуса с 75 до 200 мм повышения содержания воды со 179 до 190 кг на 1 м3, тогда как для такого же изменения осадки конуса бетонной смеси без добавки необходимо по­высить содержание воды со 189 до 210 кг на 1 м3 [134]. Это означает, что введение до — бавок-водопонизителей обеспе­чивает одинаковое увеличение осадки бетонной смеси при меньшем, чем в отсутствие добавок, изменении содержа­ния воды и водоцементного от­ношения.

Добавки — водопонизители наиболее эффективны в бетон­ных смесях из низкощелочных и — низкоалюминатных цементов [98]. Роль качества цементов одного типа проявляется в том, что одинаковые добавки вызывают различное снижение водопотребности бетонной сме­си из таких цементов [130].

Согласно работе [130], при прочих равных условиях добав­ки разных типов не могут быть одинаково эффективными водопонизителями. Так, водо­понизители, обладающие одно­временно воздухововлекающим действием, как правило, более существенно снижают водопо — требность в тощих бетонных смесях, чем в жирных. Они же вовлекают больше воздуха в бетонные смеси с понижен­ным расходом цемента [130].

Существенное влияние на водопонижающую способность добавок оказывает различие в форме (округлая, неокруг­лая) и природе заполнителей [30].

Водопонизители способны эффективно понизить водопот- ребность и бетонных смесей, содержащих золу-унос: как вводимую в качестве добавки к вяжущему, так и заменяю­щую часть цемента [130]. При этом для получения одинаковой с эталонным цементом без зо­лы водопотребности необходи­мо вводить большие количе­ства добавки в связи с повы­шенной сорбционной способ­ностью части золы.

Воздухововлекающие до­бавки снижают и водопотреб- ность смеси, однако дополни­тельный эффект наблюдается при их введении одновременно с добавками-водопонизителями. Этот результат обеспечивается в том случае, если возрастает и воздухововлечение в бетон­ную смесь [130].

3.4.3. Удобообрабатывае- мость бетонной смеси улучша­
ется, если водопонижающие добавки вводят в бетонную смесь с заданным количеством воды затворения. Этот показа­тель обычно измеряют путем определения осадки конуса, за­висящей от факторов, отме­ченных в разд. 3.4.2. Напри­мер, при заданном количестве воды затворения влияние во­допонизителей на осадку кону­са будет выше при большей исходной осадке конуса (рис. 3.32). В табл. 3.15 приведены

Таблица ЗЛ 5. ВЛ ИЯН ИЕ ДОБАВОК — ВОДОПОНИЗИТЕЛЕЙ (0,1 % МАССЫ ЦЕМЕНТА) НА ОСАДКУ КОНУСА БЕТОННОЙ СМЕСИ [133]. РАСХОД ЦЕМЕНТА 300 кг/м3

Характе­

Добав­

Глюко-

Глю­

Лигно­

Ристика

Ка от

Нат

Коза

Суль­

Сут-

Натрия

Фонат

Ствует

Натрия без ре­дуци­рующих веществ

Водоцемент-

0,68

0,68

0,68

0,68

Ное отноше­

Ние

Осадка ко­

95

195

160

135

Нуса, мм

Прирост, мм

100

65

40

Данные о действии водопонизи­телей на осадку конуса в бетонных смесях при заданном постоянном количестве воды затворения. Как видно, эффек­тивность действия добавок на удобообрабатываемость смеси снижается в той же последо­вательности: глюконат> глюко — за> лигносульфонат, что и при оценке водопонижающей спо­собности этих добавок (см. табл. 3.14).

При неизменной осадке ко­нуса бетонные смеси с добав- кой — водопонизителем, как пра­вило, характеризуются лучшей удобообрабатываемостью. Так, согласно [135], бетонная смесь без водопонизителей при осад­ке конуса 89 мм имеет на 12,5 % меньшую величину пе — нетрации (по Келли), чем смесь с добавкой.

Ясж, мпа

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК-ВОДОПОНИЗИТЕЛЕЙ НА СВЕЖУЮ БЕТОННУЮ СМЕСЬ В ПЛАСТИЧЕСКОЙ СТАДИИ

Рис. 3.32. Влияние добавки 0,3 % лиг­носульфоната иа снижение водоце — меитиого отношения, прочность бетоиа при сжатии и осадку конуса (ОК) в возрасте 1 и 28 сут (содержание цемента 300 кг/м3) [133]

/ — без добавки; 2 — с добавкой

В бетонных смесях с лигно — сульфонатом и без добавки при одинаковой исходной осад­ке конуса роль добавки после отделения крупного заполни­теля выражается в повышен­ной подвижности растворной ча­сти [136]. Кроме того, при от­сутствии добавки бетонная смесь характеризуется худ­
шей удобообрабатываемостью [137].

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *