Одним из путей повышения качества железобетонных изделий и конструкций, интеисификвции производства бетонных работ, экономии цемента является при­менение химических добавок. Особое место здесь принадлежит использованию высокоэффективных суперпластнфикато - ров, введение которых позволяет значи­тельно снизить материало-, энерго - и трудоемкость производства, экономить до 25% цемента, получать высокопроч­ные бетоны на цементах рядовых марок за счет снижения В/Ц, повысить качест­во и долговечность конструкций [1.-5].

Механизм действия добавок этого ви­да связан с адсорбцией их полимерных молекул на поверхности гидратирующих­ся цементных частиц, что обусловливает иммобилизацию связанной во флокулах цемента воды, снижение коэффициента внутреннего трения цемеитноводной си­стемы, сглаживание микрорельефа зерен гидратирующегося цемента, а в ряде случаев — увеличение сил электростати­ческого отталкивания частиц за счет их «перезарядки» адсорбированными моле­кулами поверхностно-активного вещест­ва — суперпластификатора [6].

Структура н проницаемость гидратно - полнмерных слоев, прочность их закреп­ления на поверхности цементных частнц при этом таковы, что процессы гидрата­ции и структурообразоваиия цементного камня не замедляются, и в конечном счете, применение суперпластификаторов практически не отражается на твердении и прочности бетона. Однако при произ­водстве железобетонных изделий и кон­струкций из бетонов классов В15...В22.5 не всегда в полной мере удается реали­зовать резервы высокой эффективности суперпластификаторов, что в первую оче­редь связано с относительно низким расходом цемента.

Принципиально новым направлением использования суперпластификаторов в цементных системах является приготов­ление оргаиомннерального вяжущего с кшкаб. фНВ п’тем

Интенсивной механохимнческой обработ­ки портландцемента или его смеси с ын-

Г

ВНВ практически совпадают со сроками схватывания обычных портландцемен - тов: начало схватывания — 1 ч 20 мин, конец — 3 ч 50 мин.

При замене в составе ВНВ 50% од. мента различными минеральными до - бавками получены вяжущие активно­стью 59,3...61,0 МПа, что соответствует требованиям к портландцементу марки 600. При замене 70% цемента актнв-

,,ость вяжущего составляет 42,0... .53,1 МПа в зависимости от вида при­меняемой минеральной добавки, а его нормальная густота равна 18%. Резуль­таты свидетельствуют, что на основе це­мента марки 400 промышленного произ­водства разработано вяжущее, отлича­ющееся от полученных ранее в опытном порядке портландцементов марок 700... ...800 [7] весьма низкой водопотреб - ностью.

Цементный камень на основе ВНВ от­личается высокой плотностью и проч­ностью, вероятно, за счет максимального сближения частиц твердой фазы и уве­личения адгезионной прочности новооб­разований.

Ожидалось, что сохраняемость бетон­ных смесей на основе ВНВ окажется весьма незначительной, что вызвало бы определенные трудности при их тран­спортировании, укладке и уплотнении. Однако экспериментально было установ­лено, что для литых смесей их высокая подвижность может сохраняться в тече­ние 1...4 ч в зависимости от параметров обработки вяжущего. Сохраняемость умеренно подвижных смесей и кинетика нарастания прочности приготовленных из них бетонов показаны на рисунке.

Характеры развития прочности бето­нов на основе ВНВ и бетона из изопла - стичной смеси с добавкой суперпласти­фикатора С-3, приготовленной по тради­ционной технологии, существенно отли­чаются. После определенного периода с момента приготовления смеси на основе ВНВ происходит резкая потеря ее под­вижности, в дальнейшем сопровождаю­щаяся интенсивным нарастанием (через

Б..,8 ч) прочности бетона. Через 16 ч нормального твердения бетоны на осно­ве ВНВ имеют кубиковую прочность 13. .25 МПа, а в возрасте 1 сут — 20... ...60 МПа (см. рисунок). Возникает воз­можность получения бетонов требуемой распалубочной, передаточной (для пред - напряженных конструкций) или отпуск­ной прочностью в течение 16...24 ч нор­мального твердення или существенного сокращения продолжительности их теп - Юв. пажностной обработки.

Прочность бетона 22,6 МПа на основе ЗНВ-100 достигается за 8 ч с момента изготовления образцов, что практически в два раза меньше времени, требуемого ’ля получения бетона аналогичной проч­ности по традиционной технологии. При этом коэффициент использования цемен та в бетоне на основе ВНВ значительно выше, чем у бетонов без добавки и с сУперпластнфикатором С-3.

Результаты испытаний бетонных сме­сей и бетонов на основе ВНВ с содер­жанием 25.,.50% портландцемента при­ведены в табл. 2. Они свидетельствуют

О перспективе существенного снижения расхода портландцемента в составе ВНВ при обеспечении заданных характеристик. Так, например, прн новом способе ис­пользования суперпластификатора С-3 высокомарочный портландцемент марки 600 можно заменить ВНВ-50 на основе портландцемента марки 400.

В табл. 3 приведены основные физико­механические характеристики бетонов из высокоподвижных бетонных смесей. Бе­тоны на основе ВНВ отличаются высокой морозостойкостью и трещиностойкостью. Водопоглошение их в 2...2,5 раза ннже, чем бетонов без добавки и с суперпла - стнфикатором С-3. Деформации усадки н ползучести бетонов на основе ВНВ в среднем на 10...30% ниже, чем у бетонов контрольного состава.

Повышение физико-механических по­казателей бетонов на основе ВНВ мож­но объяснить улучшением нх структур­ных характеристик. С помощью методов ртутной лорометрии и дилатометрии установлено, что цементный камень и бетон из ВНВ имеют относительно низ­кую пористость, в иих практически от­сутствуют крупные капиллярные поры. Под электронным микроскопом в цемент­ном камне обнаруживаются преимущест­венно ннзкоосновные гидросиликаты кальция, что, вероятно, приводит К ди-.

Полнительному упрочнению структуры и цементного камня, и бетона. Исследова­ния на основе современных физико-хи­мических методов анализа, направленные на выявление особенностей возникнове­ния, роста и фазового состава новообра­зований, позволят объяснить необыч­ный характер поведения ВНВ в процес­сах гидратации и твердення.

Таким образом, предложенный способ применения суперпластифнкаторов в значительной степени повышает эффек­тивность использования цемента в бето­не, а также позволяет: дополнительно на 15...25% снизить во - допотребность смесей по сравнению с традиционным способом;

При необходимости отказаться от тер­мообработки бетона или существенно сократить ее продолжительность;

Резко (на 50...70%) сократить расход цемента;

Значительно повысить качество бетона и железобетона.

Эти выводы подтвердились при изго­товлении опытной партии дорожных плит с использованием ВНВ в условиях заводского производства.

Области и рациональные объемы при­менения ВНВ с высоким содержанием минеральных добавок (более 50%) бу­дут уточнены с учетом прогноза долго­вечности бет^иа и желеа<з0етона после
завершения широких коррозионных ис­пытании.

Реализация нового способа использо­вания суперпластификаторов может стать одним из радикальных путей тех­нического прогресса в технологии сбор­ного и монолитного железобетона.