Подвижность бетонной смеси

Подвижность бетонной смеси не постоянна во времени: в силу происходящих в последней физико-химических процессов с момента приготовления бетонной смеси и до наступления схватывания этот параметр уменьшается. Необходимо, чтобы в момент выгрузки и укладки бетонной смеси на строительном объекте ее подвижность соответствовала требуемой марке.

На скорость снижения подвижности влияет большое число факторов. Практически сразу после приготовления бетонной смеси в ней начинаются процессы, связанные со смачива­нием и гид­ратацией клинкерных фаз цемента, образованием первичных гидратов и эттрингита. В этих процессах активно расхо­дуется вода, а образующиеся продукты откладываются на зернах цемента, минеральных добавок и заполнителей, вследствие чего постепенно сокращается свободное пространство внутри смеси. Все эти процессы, включая выделение тепла в ходе гидратации, приводят к непрерывным изменениям реологических свойств бетонной смеси во времени. Соответственно, содержание цемента в последней, его состав и дисперсность, а также природа и дисперсность заполнителей влияют на скорость изменения подвижности. Высокоактивные цементы с высокой дис­персностью или высоким содержанием фаз C₃S, C₃A и щелочных компонентов могут способ­ствовать потере подвижности бетонной смеси. Цементы, обладающие преждевременным схватыванием (в связи с дефицитом в них сульфатного компонента или его низкой растворимостью) или ложным схватыванием (вследствие избыточного количества полуводного гипса в цементе из-за неоптимального температурного режима помола клинкера и гипса) также могут спровоцировать слишком быстрое загус­тевание (однако ложное схватывание, как известно, является обратимым процессом, и проблема решается путем дополнительного перемешивания). Подчеркнем, что влияние цемента будет определяться его содержанием в бетонной смеси: чем оно ниже, тем дольше сохраняется подвижность (меньше воды тратится на гидратацию, меньше теплоты выделяется в ходе этого процесса). Добавим, что сохраняемость подвижности выше у бетонных смесей с более высоким В/Ц или первоначальным значением подвижности.

Природу минеральных наполнителей (в составе цемента или бетонной смеси) и заполнителей необходимо учитывать еще и потому, что часть воды затворения расходуется на смачивание минеральных частиц и заполнение их пор, доступных для воды. Например, применение сухих заполнителей с развитой поровой структурой часто является причиной преждевременного загустевания бетонной смеси. Вместе с тем когда цемент частично замещается минеральными добавками (шлаком или золой), это способствует сохранению подвижности. 

Влияние химических функциональных добавок может вызывать различные, порой противоположные эффекты. Ускоряющие добавки могут вызвать преждевременное загустевание из-за интенсивных процессов фазообразования, в конечном счете приводящих к схватыванию. Введение добавок-замедлителей наряду с увеличением сроков схватывания позволяет снизить потери подвижности. Между тем действие пластифицирующих добавок, обеспечивающих высокую первоначальную подвижность, не всегда пролонгировано. Немаловажное значение при этом иг рают совместимость компонентов цемента (в том числе цементо­замещающих материалов) и добавок, порядок введения последних в бетонную смесь. Отметим, что в настоящее время разрабатывается новое поколение суперпластификаторов, длительный эффект дей­ствия которых обеспечивается растянутой во времени адсорб­цией молекул на зернах цемента [1]. 

Температура воды затворения и температура окружающей среды также могут существенно влиять на изменение подвижности (с увеличением температуры возрастает скорость гидратации цемента, интенсифицируется испарение воды из бетонной смеси). 

Имеют значение и особенности транспортировки бетонной смеси с завода на объект. Например, в ходе перевозки, сопровождающейся перемешиванием, может несколько изменяться дисперсность частиц (например, известнякового наполнителя или заполнителя) в результате их дополнительного измельчения. В некоторых случаях для восстановления первоначальной подвижности практикуется добавление воды (в строго ограниченных количе­ствах) с повторным перемешиванием, однако в целом данная мера считается крайне нежелательной.

Ряд факторов, влияющих на сохранение подвижности бетонной смеси, подробнее освещен в работе [2].

Подводя итог сказанному выше, отметим, что учитывать влияние природы цемента в составе бетонной смеси на сохраняемость ее подвижности можно, но некорректно соотносить потерю подвижности бетонной смеси преимущественно со сроками схватывания цемента.

ЛИТЕРАТУРА

1. П. Луковский. Успехи в модифицировании бетона и обусловленные ими достижения в бетонных технологиях // Цемент и его применение. 2019. № 1. С. 82—89.

2. Dewar J.D., Anderson R. Manual of Ready-Mixed Concrete. Glasgow: Blackie Academic & Professional, 1992. 247 p. 

Каждая водоредуцирующая/плас­тифицирующая добавка в бетоне характеризуется своим показателем сохраняемости подвижности, полученным при испытаниях бетонной смеси стандартного состава, приготовленной с использованием цемента, который содержит не более 5 % C₃A. В зависимости от количества и вида минеральных добавок в цементе, а также модуля крупности песка уровень эффективности добавки по показателю сохраняемости подвижности может оказаться ниже значения, определенного при таких испытаниях.