Не имеется единой классификации так называемых химических добавок к цементам, бетонам, растворам. В числе этих добавок наибольшее место занимают поверхностно-активные вещества. В разных странах соответствующими учреждениями и отдельными учеными предложены различные классификационные схемы. Важнейшие из них мы считаем необходимым привести по следующим причинам. Во-первых, некоторые схемы в известной мере облегчают выбор добавок для бетонов и растворов определенного назначения, а также могут быть полезны при определении дальнейших путей изыскания добавок. Во-вторых, гидрофобно-пластифицирующие добавки, рассматриваемые в данной книге, могут быть модифицированы добавками других групп, указанных в отдельных классификационных схемах, для регулирования твердения цементных систем, повышения их стойкости и для других целей.
Одна из ранних классификационных схем ПАВ принадлежит П. А. Ребиндеру, который по характеру воздействия на цементные системы различал вещества гидрофилизующего и гидрофобизующего типа [130]. Затем гидрофобизующие ПАВ была разделены на воздухововлекающие и не вызывающие воздухововлечения.
Достаточно полной представляется классификация, созданная на основе исследований НИИЖБ. В соответствии с основным эффектом действия на бетоны (растворы) добавки разделены на следующие основные классы:
- 1) регуляторы реологических свойств смесей;
- 2) регуляторы процессов схватывания и твердения;
- 3) регуляторы структуры — добавки, повышающие стойкость;
- 4) регуляторы объемной массы;
- 5) регуляторы деформаций;
- 6) замедлители коррозии арматуры;
- 7) полифункциональныс добавки.
Научная классификация добавок по механизму их действия на процессы твердения неорганических вяжущих дана В. В. Ратиновым и Т. И. Розенберг. Они делят добавки на четыре класса:
- 1) изменяющие растворимость вяжущих материалов и не вступающие с ними в химическую реакцию;
- 2) реагирующие с вяжущими материалами и образующие труднорастворимые или малодиссоциированные соединения;
- 3) образующие готовые центры кристаллизации;
- 4) поверхностно-активные вещества [128].
- 1) регулирующие схватывание и твердение;
- 2) улучшающие обрабатываемость материалов;
- 3) улучшающие водостойкость;
- 4) повышающие морозостойкость;
- 5) повышающие стойкость;
- 6) применяемые при изготовлении ячеистого бетона.
Государственная комиссия по добавкам во Франции предлагает следующее их членение:
- 1) ускорители схватывания и твердения;
- 2) воздухововлекающие;
- 3) противоморозные;
- 4) повышающие морозостойкость;
- 5) гидрофобизаторы растворов в массе;
- 6) пластификаторы;
- 7) замедлители схватывания и твердения;
- 8) для ухода за твердеющими бетонами [229].
В ФРГ принята следующая классификация Добавок для бетонов: пластификаторы, воздухововлекающие пластификаторы, добавки для уменьшения водопроницаемости, ускорители твердения, замедлители твердения, противоморозные добавки [207].
Следует отмстить, что отдельные группы добавок, значащиеся в классификациях разных стран, часто членятся па подгруппы. В качестве примера приведем принятое в США деление воздухововлекающих добавок на следующие подгруппы:
- соли древесных кислот;
- синтетические моющие вещества; соли сульфонированного лигнина;
- соли нефтяных (нафтеновых) кислот;
- соли протеиновых веществ;
- жирные и смоляные кислоты и их соли;
- органические соли сульфонированных углеводородов [196].
По-видимому, может быть предложена следующая классификация добавок ПАВ по их функциональному действию на цементные системы:
- 1) пластифицирующие;
- 2) гидрофобно-пластифицирующие;
- 3) воздухововлекающие;
- 4) регулирующие скорости схватывания и твердения;
- 5) интенсифицирующие помол цемента.
И последнее время у пас и за рубежом появился ряд работ, посвященных созданию добавок, способных сильно разжижать бетонные и растворные смеси. Такие добавки из-за особо ярко выраженного пластифицирующего эффекта получили название суперпластификаторов и могут быть выделены в специальную группу в упомянутых классификационных схемах. Механизм их влияния на свежеприготовленные смеси, в отличие от поверхностно-активных веществ, обычно не связан с уменьшением поверхностного натяжения воды, а объясняется преимущественно дефлокулирующим и главным образом специфическим «смазочным» действием комплексов крупных молекул, содержащихся в добавке.
Суперпластификаторы дают возможность изготовлять бетоны при очень низких водоцементных отношениях, например 0,2—0,25. Однако в некоторых конструкциях такие бетоны могут оказаться недолговечными; это предположение следует из работ А. В. Волженского и других исследователей. В 1969 г. А. В. Волженский выдвинул аргументированную гипотезу об эффекте возможного саморазрушения твердеющих смесей вяжущего с водой, в которых начальное содержание воды близко к теоретически необходимому для полной гидратации или меньше его. Позднее А. В. Волженский подтвердил эту гипотезу экспериментами н положениями теоретического характера, обратив, в частности, внимание па увеличение объема образцов, длительно хранившихся в воде. Несомненно, что если капиллярно-поровое пространство в уже сложившейся структуре бетона стеснено, а в нем продолжаются процессы накопления новообразований и их перекристаллизации, то могут возникать сильные внутренние напряжения, приводящие к появлению трещин в хрупком твердом теле.
В связи с изложенным мы считаем, что для изготовления дорожного бетона и некоторых других конструкций, подвергающихся увлажнению, требуется лишь умеренное снижение водоцементного отношения, достигаемое применением обычных поверхностно-активных добавок, в частности ГПД; суперпластификаторы в таких случаях не требуются.