Главная особенность литых бетонных смесей с добавками СП — предельно высокая подвижность (20 см и более) при умеренном водосодержании. В [2] показано, что добавки СП резко изменяют реологические характеристики бетонных смесей, присущие практически неразрушенной структуре: предельное напряжение сдвига, наибольшую вязкость при малых скоростях сдвига и модуль упругости сдвига. По данным [2], пластическая вязкость смесей, содержащих 0,5% С-3, колеблется в пределах 258...737 Па·с. Коэффициент тиксотропии, характеризующий спад значений пластической вязкости на единицу изменения скорости сдвига, для бетонных смесей без добавок составляет около 106 Па·с2/м, при введении СП может снижаться до 16·10—5 Па·с2/м. СП приближают реологические свойства бетонной смеси к свойствам тяжелых жидкостей, имеющих коэффициент тиксотропии, равный нулю, при низких значениях вязкости неразрушенной структуры.

Введение СП позволяет снизить водопотребность литых бетонных смесей до 30%. При этом с увеличением объема цементного теста эффективность добавок СП возрастает [38]. Увеличение дозировки СП в некотором интервале (для С-3, например, от 0,2 до 1% массы цемента) приводит к почти линейному изменению водопотребности. При дозировках больше оптимальных скорость снижения водопотребности уменьшается. Как показано в [38], при дозировках добавки, превышающих «порог эффективности» (для С-3 в диапазоне 0,9...1,5%), вязкость цементного теста практически не изменяется, следовательно, снижение водопотребности бетонных смесей повышается незначительно.


В главе 2 обоснованы оптимальные соотношения добавок СП С-3 и замедляющих агентов с позиции нормальной густоты цементного теста и прочности цементного камня. На втором этапе исследовано влияние соотношения компонентов ПФМ на эффект пластификации бетонных смесей. С этой целью в качестве базовых выбраны два состава бетонной смеси на среднеалюминатном чистоклинкерном портландцементе, обеспечивающие при избранных В/Ц подвижность 4...5 см без введения добавок:

  • состав 1: В=170 кг/м3, Ц=282 кг/м3, П=752 кг/м3, Щ=1238 кг/м3;
  • состав 2: В=185 кг/м3, Ц=462 кг/м3, П=580 кг/м3, Щ=1133 кг/м3.
Заполнители — речной кварцевый песок и гранитный щебень фракции 5...20 мм.

В бетонные смеси вводили ПФМ при изменении на трех уровнях пластифицирующего и на двух уровнях замедляющего компонентов и определяли осадку нормального конуса и глубину погружения конуса СтройЦНИЛа.

Анализ табл. 7 показывает, что во всех случаях наиболее высокий прирост пластифицирующего эффекта наблюдается при достижении в бетонной смеси содержания СП 0,5% массы цемента. Эти данные согласуются с [38], где отмечено, что увеличение содержания С-3 до 0,5% вызвало уменьшение вязкости цементного теста с 1,1 до 0,4 Па·с. Установлено также, что для низко- и среднеалюминатных портландцементов при получении высокоподвижных бетонных смесей с ОА-18 см требуется дозировка суперпластификатора 0,3...0,4% массы цемента. При повышении содержания С3А до 11% необходимая дозировка добавки уже достигает 0,7% массы цемента [59].




Колебания дозировки фосфата натрия и буры в составе ПФМ (табл. 7) при постоянном содержании СП не влияют существенно на пластифицирующий эффект. При введении С-3 в комбинации с другими ПАВ наблюдается повышение эффекта пластификации. Наиболее значительный аддитивный пластифицирующий эффект из исследованных композиций ПАВ имеют ПФМ, содержащие наряду с СП на основе продуктов конденсации нафталинсульфокислот и формальдегида лигносульфонаты кальция. Как следует из табл. 7, композиция С-3 (0,3%) и СДБ (0,2%) позволяет получить подвижность бетонной смеси 20...22 см, т. е. практически такую же, какая обеспечивается при введении 0,5...0,7% С-3. В [47] показано, что при соотношение С-3/СДБ=0,43...0,2 можно получать высокоподвижные и литые бетонные смеси с экономией С-3 40%. Отмечено также, что при максимальном содержании одного из пластификаторов введение второго незначительно влияет на подвижность бетонной смеси. Кроме того, из табл. 7 видно, что введение 0,2 ... 0,3% СДБ при содержании С-3 0,7% увеличивает эффект пластификации всего на 2 см, в то время как при 0,3% С-3 — на 5...6 см (по осадке конуса). Пластифицирующему эффекту СДБ в композиции с С-3 несколько уступают сразу после затворения бетонной смеси сахаросодержащие ПАВ: кормовая сахарная патока, молочная сыворотка, известково-сывороточная суспензия.

С повышением содержания цементного теста появляется тенденция к некоторому увеличению пластификации бетонных смесей добавками ПФМ (табл. 7). Этот вывод не распространяется на добавку ПФМ с гидрофобизующим ПАВ — кубовыми остатками синтетических жирных кислот. В соответствии с механизмом действия гидрофобизующих ПАВ, теоретически обоснованным [62], при введении их в бетонные смеси усиливается образование плоскостей скольжения вследствие своеобразного адсорбционно-смазочного действия, обусловленного «слоистой» структурой тонких ориентированных пленок. В отличие от лигносульфонатов и сахаров гидрофобизующие ПАВ, за исключением кремнийорганических соединений типа силиконатов, не способны снижать пластическую вязкость цементного теста. Наоборот, из-за малого взаимодействия углеводородных цепей с водой и образования значительных по размерам структурных элементов, состоящих из ряда пузырьков, которые флотационно скреплены между собой, несколько увеличивается нормальная густота цемента, что отрицательно сказывается на пластификации бетонных смесей с высоким содержанием цементного теста.

В целом из табл. 7 видно, что выбранные ранее соотношения компонентов ПФМ можно принять в качестве оптимальных и с позиций пластификации бетонных смесей.

При данном соотношении компонентов ПФМ проверены особенности пластификации бетонных смесей (состав 1) на низко- и высокоалюминатных цементах, а также цементах с добавкой опоки и шлака (табл. 8).



Из табл. 8 следует, что подвижность бетонных смесей с добавками ПФМ, так же как и реологические свойства цементно-водных систем (табл. 6), существенно зависит от состава цементов. В наибольшей мере пластифицируются низкоалюминатный цемент и цемент на среднеалюминатном клинкере с добавкой доменного шлака, в наименьшей — высокоалюминатный цемент с добавкой опоки. Эта особенность характерна при введении всех ПФМ независимо от вида замедлителя схватывания. Влияние минералогии цементов, вида и содержания активных минеральных добавок на эффект пластификации бетонных смесей при вводе ПАВ, как известно, связано с избирательностью адсорбционных процессов. Характер изменения адсорбции С-3 в зависимости от содержания С3А в составе клинкера аналогичен характеру изменения дозировки добавки па цементах различной алюмннатнодти при получении литых бетонных смесей [59]. С увеличением содержания С3А с 7 до 11% адсорбция С-3 возрастает примерно в два раза. Снижением адсорбционной активности цементов с добавкой шлака [59] можно объяснить их лучшую пластифицируемость при неизменной дозировке добавки. Наоборот, введение минеральных добавок с высокоразвитой поверхностью типа опоки приводит к росту адсорбционной активности цемента и снижению эффекта пластификации. По данным [59], адсорбция С-3 на частицах цемента повышается с 0,292 до 0,407 г на 100 г опоки при увеличении содержания опоки с 0 до 20% в составе портландцемента.

Введение в ПФМ, кроме С-3, других ПАВ не меняет в целом характера влияния алюминатности цемента и содержания в нем активных минеральных добавок на пластифицирующий эффект. Известно [64], что повышение содержания в цементе С3А вызывает образование сильно диспергированной коагуляционной структуры гидроалюмината с большой водоудерживающей способностью, что вызывает повышение водопотребности цемента для получения теста заданной пластичности. Чтобы проявилось пластифицирующее действие СДБ на высокоалюминатных цементах, необходим специальный подбор как содержания гипса, так и тонкости измельчения клинкера.