Хорошо известно, что при изготовлении бетонов и растворов всегда прихо­дится решать противоречивую задачу. С одной стороны, нужно ввести в бетон­ную (растворную) смесь как можно больше воды для обеспечения легкости ее вымешивания, транспортировки и укладки. С другой - чтобы получить плот­ный и прочный бетон, количество воды следует минимизировать, вплоть до те­оретического минимума, обусловленного водопотребностью, для достижения теста нормальной густоты.

Цементное тесто в бетоне можно считать минеральным клеем для песка и щебня. В таком клее должно быть достаточно воды, чтобы он легко распреде­лялся по поверхности твердого тела, но в то же время разбавление цементного клея водой уменьшает прочность склейки.

Твердение цемента - это химический процесс, обусловленный взаимодей - ствованием двух основных реагентов: цемента и воды. Портландцемент в ходе этой реакции способен химически связать всего лишь 20-25% воды от своей массы. При этом образуются твердые гидратные новообразования, которые об­уславливают и формируют прочность бетонов.

Между тем, изготовление бетонов вынуждает расходовать 40-55 % воды от массы цемента (при условии вибрационного или другого эффективного метода уплотнения бетона). В строительные растворы, требующие повышенных рео­логических характеристик смеси, объем добавленной воды увеличивается до 60-80 % от массы цемента, а то и больше. Такое значительное количество воды в растворе необходимо не для протекания химических процессов твердения, а исключительно для того, чтобы получить смесь, достаточно удобную в работе при данных методах укладки и уплотнения.

Общеизвестно, что увеличение удельного расхода воды (т. е. увеличение водо-цементного отношения) отрицательно сказывается на свойствах бетона (раствора). Та вода, которая в процессе химической реакции не была связана с цементом в гидратные новообразования, испаряется из бетона при его тверде­нии, вызывая значительную его усадку и оставляя открытые поры, подчас круп­ные, соединенные капиллярными ходами. Такие поры ослабляют структуру за­твердевших бетонов, при этом понижается его прочность, особенно при изгибе и растяжении, повышается способность впитывать воду и агрессивные жидкости.

Любой коррозионный процесс связан с диффузией (прониканием) агрес­сивного вещества в тело материала. Чем больше открытых пор, тем интенсивнее идут диффузионные процессы и тем резче сказываются коррозионные воздей­ствия на бетоны и арматуру в них. Равным образом процессы частого попере­менного намокания и высыхания, замораживания и оттаивания тоже протека­ют тем интенсивнее, чем больше открытая пористость цементного материала. В итоге снижается долговечность бетонных конструкций.

Таким образом, в технологии бетона заложено серьезнейшее противоре­чие. Мы наблюдаем большое расхождение между количеством воды, нужным для процесса твердения цемента, и тем, которое мы вынуждены давать для по­лучения удобоукладываемых систем. Как же сблизить «лезвия ножниц»? Как устранить указанное противоречие?

Если бы была возможность химически связывать в растворе не 20-25 %, а 40% воды, то мы бы получали цементный камень с невысокой пористостью. Такими качествами обладает глиноземистый цемент, но он достаточно дефици­тен, дорог и применяется только в специальных случаях.

Существует возможность уменьшить водоцементное отношение, изготов­ляя бетонные смеси, уплотняемые при помощи внешнего вибровоздействия. Под влиянием вибрации бетонная смесь приобретает жидкотекучие свойства, становится более подвижной и пластичной. Однако операции вибрирования - не панацея. Тем более во многих случаях вибрационное уплотнение просто не­возможно применить.

Между тем, помимо способов механического уплотнения имеется более эффективный метод уменьшения количества воды затворения при изготов­лении бетонов - использование добавок ПАВ. Эти добавки можно с успехом применять в любых бетонах, независимо от метода их уплотнения, в том числе и в вибрируемых. С помощью добавок ПАВ можно уменьшать водоцементное отношение в бетонах в среднем на 10%, а в растворах - на 12-14 %.

Так как прочность бетонов и растворов зависит от водоцементного отно­шения, то для получения заданной прочности можно, снижая количество воды, уменьшать и дозировку цемента - на 8-10 %, а иногда и более. Иначе говоря, применение поверхностно-активных веществ дает возможность экономить це­мент, то есть служит одним из важных путей решения задачи рационального и экономного использования материальных ресурсов в строительстве.