ВОДОПОНИЗИТЕЛИ И ЗАМЕДЛИТЕЛИ СХВАТЫВАНИЯ

Водопонизители — добавки, уменьшающие количество воды, необходимое для обеспечения бетонной смеси такой же подвижности, как у обычной смеси. Эти добавки улучшают свойства твердеющего бетона и, в частности, повышают его прочность и долговечность. Обычно, согласно стандарту, снижение количества воды затво-рения должно быть не меньше 5 %, однако технические добавки-водопонизители могут снизить водопотребность на 10— 15%.

Существуют и другие причины использования таких добавок, включая возможность одновременного понижения содержания и воды, и цемента,— при сохранении удобообрабаты-ваемости (удобоукладываемости) смеси и прочности бетона на том же уровне, что и контрольных порций смеси и бетона. Следовательно, в этом случае добавки дополнительно снижают расход цемента. Кроме того, они способны понизить скорость тепловыделения при гидратации цемента — свойство, важное при бетонировании в условиях жаркого климата или при возведении массивных сооружений.

Добавки, удлиняющие сроки схватывания цемента и удобоукладываемость бетонной смеси, известны как замедлители схватывания, или замедляющие добавки. Они нужны, в частности, для бетонирования при высоких температурах. Лед, добавляемый в смеситель для снижения температуры, дороже, и не может реально конкурировать с такими добавками.

Эти добавки применяют, как правило, в виде нейтральных или слабощелочных водных растворов. Их обычно поставляют в пластмассовых 3—25-литровых контейнерах, стальных бочках вместимостью около 210 л и в массивных (1000— 3000 л) емкостях, изготовленных из мягкой стали или высокомолекулярного полипропилена со стальным каркасом.

Механизм действия

После смешения цемента с водой твердые частицы имеют тенденцию слипаться с образованием кластеров. Хотя одновременно между ними действуют и силы электростатического отталкивания, в результате происходит флокуляция частиц. В присутствии добавок-водопонизителей кластеры распадаются на отдельные частицы, т. е. происходит их диспергация. Снижение сил притяжения между частицами приводит также к их большей подвижности.

Высказано много гипотез для объяснения механизма разжижающего действия водопонизителей, вводимых в бетонную смесь при постоянном водо-цементном отношении. Основные из них: снижение добавками межфазовой энергии; их полимолекулярная адсорбция; повышение электрокинетического потенциала; создание защитных слоев из молекул воды; освобождение воды, защемленной между частицами цемента; снижение скорости гидратации цемента; изменение морфологии продуктов гидратации цемента.

Все представления, за исключением перечисленных последних двух, базируются на диспергирующем действии добавок на частицы цемента.

Флокуляция — термодинамически выгодный процесс, поскольку при этом уменьшается величина избыточной межфазовой энергии. Диспергирование обусловлено адсорбцией молекул добавок, обладающих расклинивающим действием.

Наличие нескольких десятков слоев адсорбированных молекул изменяет энергию взаимодействия между частицами цемента [55]. Согласно [131], такая полимолекулярная адсорбция играет роль стериче-ского стабилизатора частиц. Это важно для понимания диспергирующего действия добавок, например за счет изменения дзета-потенциала.

Электрокинетические измерения цементоводных суспензий без добавок показали, что частицы цемента не перемещаются в электрическом поле, тогда как в растворе лигносульфоната они перемещаются в направлении анода, что свидетельствует об их отрицательном заряде. Это объясняется адсорбцией на твердой фазе аниона добавки и взаимным отталкиванием одноименно заряженных частиц, что и приводит к диспергированию. Аналогичные результаты получены в работе при использовании солей гидроксикарбоно-вых кислот.

Отрицательный заряд поверхности цемента вызывает соответствующую ориентацию диполей молекул воды, что приводит к образованию гид-ратных оболочек вокруг частиц цемента и предотвращает их коалесценцию.

Часть той воды затворения, которая в отсутствие добавки была защемлена между кластерами из частиц цемента, в результате диспергирующего действия добавок высвобождается и обеспечивает повышенную пластичность свежей бетонной смеси.Согласно, в присутствии лигносульфоната уменьшается количество образующегося эттрингита, что само по себе приводит к снижению водопотребности. Сходная гипотеза лежит в основе объяснения причин пластифицирующего действия комплексной добавки, состоящей из соды и лигносульфоната.Согласно этой гипотезе, эффект пластификации связан с тем, что указанная комплексная добавка уменьшает долю образующихся гексагональных гидроалюминатов кальция.

В присутствии лигносульфоната наблюдается уменьшение блокирующего действия игольчатых частиц эттрингита, фиксирующих твердую фазу цементного теста, что может быть обусловлено снижением размера кристалликов эттрингита. В результате улучшаются реологические показатели растворной и бетонной смесей. Подобная же гипотеза выдвинута для объяснения пластифицирующего эффекта содо-лигносульфонатной добавки, вводимой в клинкерные пасты.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: