В течение ряда лет добавки ПАВ к цементным системам выбирали преимущественно эмпирически методом проб и ошибок, при этом лишь отчасти использовали отдельные теоретические представления. Сейчас у пас и за рубежом имеется ряд фундаментальных научных исследований в области поверхностно-активных веществ, в том числе работы академика П. А. Ребиндера и его школы [131], труды НИИЖБ, МАДИ, ВНИИЖелезобстона, НИИЦемента, МИСИ, многих других научно-исследовательских организаций. Но тем не менее и сейчас для прогнозирования влияния какой-либо новой добавки на свойства бетона обычно не хватает соответствующих теоретических данных и нужны специальные исследования. Это объясняется прежде всего тем, что технические ПАВ в подавляющем большинстве не являются химическими индивидуумами1, нередко содержат в своем составе десятки различных веществ, причем часто даже групповой их химический состав еще не поддается определению. Вместе с тем любой бетон с точки зрения процессов адсорбции ПАВ и механизма их воздействии представляют собой весьма сложную гетерогенную систему. К тому же бетоны и растворы бывают различных видов и для их изготовления применяют разнохарактерные цементы и заполнители. Все это сильно затрудняет использование многих существующих теоретических принципов при выборе определенных ПАВ для нужд строительства.
Известно около тысячи технических поверхностно-активных веществ, но существует еще много препаратов, в которые входят ПАВ в различных сочетаниях и в композициях с маслами, смолами, органическими растворителями, солями-электролитами и другими компонентами. При современном развитии новых методов и процессов химического синтеза и в связи с высокими темпами роста химической и нефтехимической промышленности в СССР теоретически нет предела к расширению у нас ассортимента технических ПАВ. Синтез ПАВ — это источник бесконечного многообразия. Часть новых ПАВ, несомненно, может быть использована в качестве добавок к цементам и бетонам, однако только после проверки влияния этих веществ па общие и специальные свойства бетонов.
В ряде публикаций указывалось, что некоторые эффективные добавки-пластификаторы или регуляторы твердения иногда вызывали вредные побочные явления. Известны, например, случаи ложного схватывания бетонных смесей. Часто это происходило из-за того, что ПАВ адсорбировались частицами гипса, добавленного при помоле цемента для замедления его схватывания, при этом гипс практически выводился из сферы реакции. Иногда наблюдалось очень медленное нарастание прочности бетона в начальные сроки, что объяснялось наличием повышенного количества сахаров в примененной добавке. Изредка при использовании отдельных добавок отмечались шелушение пропаренных изделии, коррозия закладных деталей. Случалось, что добавки ПАВ, давшие хорошие результаты при лабораторных испытаниях, оказывались неприемлемыми в производственных условиях из-за слабого, по специфичного запаха. Дезодорация этих добавок представлялась возможной, но обошлась бы дорого.
Как указывалось, недавно у нас и за рубежом появилась особая группа добавок — суперпластификаторы. Многие стороны действия суперпластификаторов па цементные системы и главным образом во времени еще не изучены. Мы не знаем, какой окажется стойкость бетонных конструкций, подвергающихся увлажнению, через ряд лет, если бетой был изготовлен с добавкой суперпластификаторов при предельно малом значении водоцоментного отношения. Очень трудно предвидеть характер тех изменений самой добавки, содержащейся в бетоне, которые могут происходить в виде процессов деструкции и структурирования, вызываемых разрывом молекулярных цепей в олигомерах и образованием другой структуры. Не изучен вопрос о физиологической активности этих добавок, т. е. об их влиянии на здоровье человека, а ведь из бетона водных резервуаров, водопроводных труб, откосов каналов могут постепенно вымываться некоторые компоненты введенных суперпластификаторов, поэтому, в частности, необходима их проверка на канцерогенность.
Следовательно, требуется всесторонняя проверка технических свойств, а также санитарно-гигиенической безвредности новых ПАВ, предназначаемых для цементов и бетонов. Необходима также техническая регламентация добавок, обеспечивающая постоянство их свойств и установление областей применения. Уместно отметить, что гидрофобно-пластифицирующие поверхностно-активные добавки, описываемые в данной книге, прошли тщательную проверку.
В литературе отмечается, что практически нее страны, которые имеют комитеты или другие службы стандартизации, располагают техническими условиями по применению апробированных добавок в цементно-бетонной технологии [225]. Приведем следующие примеры, показывающие, как осуществляется в некоторых странах техническое законодательство но добавкам к цементам и бетонам.
В технической литературе ГДР подчеркивается, что основным условием для успешного применения добавок к бетонам служит безупречное качество добавок и строгое выполнение правил их использования. При этом указывается, что в ГДР изданы новые нормативные документы по применению добавок, заменившие некоторые прежде действовавшие стандарты на добавки, которые не соответствуют современным требованиям [221].
В публикациях, связанных с изданием нормативных документов в США, отмечается, что применять добавку можно лишь после оценки ее воздействия на бетон. Добавки должны отвечать требованиям стандарта. При использовании любой добавки особое внимание следует обращать на инструкции по ее применению [196].
Отметим также, что организовано испытание и санкционирование новых добавок к бетону во Франции (по данным Венуа) [229]. Там существует Комиссия гидравлических вяжущих и добавок к бетону. Фирмы, предполагающие выпускать ту или иную добавку, представляют ее образцы в комиссию, указывая ее свойства, области применения и состав. Сведения о составе не публикуются в открытой печати. Полные исследования добавок но указанию комиссии производятся и трех научно-исследовательских учреждениях: в Институте гидравлических вяжущих, в Центральной лаборатории дорог и мостов и в Институте строительства. При положительных результатах испытаний комиссия разрешает промышленное производство добавки, причем санкционирует ее применение обычно на 5 лет, а иногда на 2 или 3 года. Одно из министерств Франции периодически публикует сведения о добавках, применение которых разрешено. Венуа отмечает, что добавки поступают в продажу в соответствующей таре с унифицированными этикетками; в них указываются назначение продукта и противопоказания к его применению.
В СССР цементы, изготовляемые с добавкой ПАВ, стандартизованы. На проверенные добавки, вводимые с водой затворения, обычно имеются ведомственные инструкции; некоторые добавки указаны в ГОСТах. Координации научно-исследовательских работ по добавкам, применяемым в строительной индустрии, является одной из функций Комиссии по добавкам при ПИИЖО Госстроя СССР. У час имеются также Научно-исследовательский институт поверхностно-активных веществ (ВПИИПАВ) и Национальный комитет но ПАВ СССР.
Вообще в каждой стране существует своя специфика в области разработки и технического законодательства по добавкам к бетону. По в последнее время возникли попытки обобщить в инструктивных документах опыт но применению добавок, накопленный в разных странах. В международной организации РИЛЕМ создан комитет (рабочая группа) «Добавки к бетонам». В литературе приводятся сведения о работе этого комитета. Дана классификация добавок, описаны методы контроля их качества [59]. Работа указанного комитета РИЛЕМ в известной мере базируется на материалах нескольких международных симпозиумов РИЛЕМ по добавкам, проводившимся с участием ученых СССР.
Подытоживая изложенные выше сведения, необходимо подчеркнуть, что до сих пор еще скудны теоретические разработки, которые указывали бы на основные закономерности, касающиеся влияния разных групп добавок па количественные показатели общих и некоторых специальных свойств растворов и бетонов, поэтому пока каждую новую добавку, особенно многокомпонентную, приходится всесторонне исследовать.
Примечания
1. Только немногие из технических ПАВ представляют собой вещества определенного химического состава, выражаемого соответствующей формулой, например олеат натрия C17H33COONa.