Строительство. Справочные пособия

Добавки в бетон

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

3.5. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ВОДОПОНИЗИТЕЛЕЙ-ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ТВЕРДЕЮЩЕГО БЕТОНА

Рассматриваемые добавки могут влиять на физические, механические и химические свойства твердеющего бетона, в частности и при снижении его водопотребности.

3.5.1. Физические свойства

При постоянной прочности растет плотность бетона вследствие снижения количества воды затворения при сохранении одинакового с контролем объема воздуха. По данным [130], в этих условиях плотность бетона возрастает на 0,6—1,2 %.

Пористость бетона и раствора в присутствии водопонизителей зависит от степени гидратации цемента и водоцементно-го отношения. В более поздние сроки твердения, когда степень гидратации цемента не столь существенно зависит от добавок, пористость бетона тем ниже, чем меньше В/Ц. В результате эталонные образцы (без добавок) и бетоны с добавками, но при пониженных расходах цемента и воды затворения, имеют близкие пористость и кривую распределения пор,по размерам в области более мелких пор (3.37). Как видно, при В/Ц = 0,5 для образцов из портландцемента участок кривой распределения пор по радиусам в интервале 1—7,5 нм практически не отличается от аналогичного участка кривой для образцов из портландцемента, содержащих 0,2 % технического лигносульфоната, однако для них характерно повышенное содержание пор с радиусом более 7,5 нм.

Общая пористость, включающая поры с радиусом <с <20 нм, для портландцемента, содержащего 0,2 % технического лигносульфоната, тоже несколько выше, чем для этого же цемента без добавки, тогда как у составов на пуццо-лановом и шлакопортландце-менте без добавок и с добавкой различие не обнаружено.

Аналогичные результаты получены и в работе [155]: при близкой общей пористости содержание 0,25 % лигносульфоната увеличивает объем пор с радиусом более 10 нм на 8 % в образцах из раствора и на 30 % — из теста.

В табл. 3.16 приведены значения пористости (Vp) и удельной поверхности (S) образцов из цементных паст (В/Ц = 0,5) без добавок и с добавкой 0,2 % технического лигносульфоната кальция (ЛСК) в возрасте 7 сут.

Поверхностные свойства бетона. Из данных табл. 3.16 видно, что через 7 сут твердения удельная поверхность образцов с 0,2 % лигносульфоната кальция несколько выше, чем у эталонных. Аналогичные результаты получены при обработке кумулятивных кривых распределения пор по размерам [8]. Эти результаты можно объяснить частично большей степенью гидратации цемента в присутствии добавки и соответственно возросшим объемом продуктов гидратации к 7 сут (см. табл. 3.13).

Проницаемость бетона. В связи с пониженным водоце-ментным отношением пористость и проницаемость бетона с добавками рассматриваемых типов уменьшаются (см. разд. 3.5.1.2). Из данных 3.38 видно, что при постоянном расходе цемента (300 кг/м3 бетона) и осадке конуса (100 мм) введение 0,2 % технического гидроксилированного полимера-водопонизителя снижает проницаемость бетона как в раннем возрасте, так и в более поздние сроки [119]. Близкие данные получены при использовании в качестве добавок лигносульфоната аммония, технического лигносульфоната и смесей гидроксикарбоновых кислот [156]. Уменьшение проницаемости бетона, обусловленное водопонижающим действием добавок, наблюдается и когда их используют для снижения расхода цемента, что объясняется, по-видимому, повышенной степенью гидратации цемента [156].

Усадка при высушивании бетона (структурная усадка). Из данных табл. 3.17 и 3.18 видно, что водопонижающие добавки либо не ухудшают этот показатель раствора и бетона, либо лишь незначительно изменяют его [8, 119]. Так, в присутствии 0,2 % технического лигносульфоната кальция раствор (В/Ц = 0,5) характеризуется более быстро протекающими деформациями усадки и большим значением усадки к 7 сут по сравнению с эталоном, но к 90 сут величина усадки оказывается одинаковой (см. табл. 3.17). Аналогичные данные получены и при использовании глюконата натрия или сахарозы, смесей лигносульфоната кальция с хлоридом кальция, а также лигносульфоната и триэтаноламина [157]. Установле но [13], что и добавки на ос-.нове гидроксилированных органических веществ способствуют более сильной усадке в раннем возрасте, однако этот их эффект со временем уменьшается, и через несколько месяцев усадка практически полностью приостанавливается.

Некоторое повышение усадочных деформаций в присутствии добавок можно объяснить отчасти тем, что добавки увеличивают содержание более крупных пор, а также удельную поверхность цементного камня из-за возрастания его объема в результате более полной гидратации цемента в раннем возрасте (см. 3.37).

В табл. 3.17 приведены значения усадки (миллионные доли) при высушивании раствора без добавок и с 0,2 % лигносульфоната кальция (ЛСК) в течение 1 сут; сушка при 20 °С и 50 %-ной относительной влажности [8].

В табл. 3.18 приведены значения усадки бетона в зависимости от водоцементного отношения и наличия (или отсутствия) добавки в виде технического гидроксилированного полимера [120]. Расход цемента 300 кг на 1 м3, осадка конуса 100 мм. Уход в течение 7 сут, сушка при 20 °С и 65 %-ной относительной влажности.

Согласно работе [150], значение усадки зависит от типа добавки и ее дозировки. В большинстве случаев авторы нашли, что добавки либо уменьшают усадку, либо не оказывают на нее сколько-нибудь существенного влияния.

В работе [22] приведены результаты изучения влияния лигносульфоната, а также гид-роксикарбоновых кислот на усадку при сушке таких бетонов со сниженным расходом либо только воды, либо цемента и воды. Установлено, что через 28 сут и 1 год бетоны с этими добавками имели меньшую усадку, чем бетоны без добавки, тогда как в возрасте 3 и 7 сут в некоторых случаях усадка бетонов с добавкой была несколько выше, чем у контрольных образцов. Обнаружено также, что введение добавки лигносульфоната приводит к снижению усадки бетонных образцов, изолированных от внешней среды как в раннем возрасте, так и в более поздние сроки (вплоть до пяти лет).

Ползучесть бетона зависит от таких факторов, как тип цемента и состав бетона, вид заполнителей, время загруже-ния конструкций, степень гидратации цемента к этому времени и ее протекание под нагрузкой, колебание влажности цементного геля и сушка бетона под нагрузкой (ползучесть при сушке), а также изменение условий равновесия между окружающей средой и бетоном при его нагружении. На сегодня имеются лишь ограниченные сведения о влиянии замедлителей и водопони-жающих добавок на ползучесть бетона, причем большинство этих данных не связано с изучением роли добавок в развитии ползучести бетона в зависимости от перечисленных факторов. В работе [158] исследовано влияние технического лигносульфоната на ползучесть раствора из цементов типа I и V по ASTM при постоянном водоцементном отношении. Образцы выдерживали под нагрузкой в насыщенном растворе гидроксида кальция. При выборе момента нагружения исходили из условия одинаковой степени гидратации цемента в бетоне без добавки и с добавкой. Установлено, что при использовании цемента типа I добавка повышала меру и абсолютное значение ползучести как в начальные сроки, так и в более позднем возрасте, что согласуется с другими литературными данными [159, 160]. С другой стороны, при использовании цемента типа V не обнаружили сколько-нибудь существенной разницы между ползучестью бетона с добавкой и без нее.

В исследовании [161] использован цемент типа III; опыт проводили при относительной влажности воздуха 50 %; образцы готовили при постоянном В/Ц с добавками лигносульфоната и гидроксикарбо-новой кислоты (эталоном служили образцы без добавки). Продолжительность наблюдений— 12 ч после нагружения. Выбранная влажность воздуха позволяла одновременно учесть и «основную» ползучесть образцов и ползучесть, вызванную высушиванием.

Анализ результатов позволяет предположить, что возрастание деформаций ползучести образцов в присутствии лигносульфоната обусловлено большей легкостью их влаго-обмена [161], что подтверждают данные, приведенные на 3.37 [5, 155]. Повышению ползучести образцов способствует и уменьшение лигносуль-фонатом поверхностного натяжения воды [161].

В присутствии гидроксикарбоновой кислоты в меньшей степени проявляются ползучесть и снижение влажности образцов (в сравнении с контрольными). Однако тенденция к изменению влажности в образцах с добавками такова, что в более поздние сроки можно ожидать увеличения потери влаги. Это согласуется с длительными испытаниями на ползучесть образцов с добавкой гидроксикарбоновой кислоты; в большинстве случаев она выше, чем у контрольных образцов [159, 162]. Однако в легких бетонах с этой же добавкой деформация ползучести для большинства изученных влажностных условий была ниже, в том числе и при длительных сроках нагружения [162].