Добавки в производстве морозостойких бетонов
При обследовании сооружений наблюдается неравномерное повреждение бетона одного состава в зонах многократного замораживания и оттаивания. Причинами неоднородности бетона по морозостойкости являются различия в структуре пор бетона, сложившейся при его формовании и твердении. Они выражаются прежде всего в неодинаковом соотношении объемов капиллярных и условно-замкнутых пор. С течением времени различия структуры не исчезают и продолжают проявляться.
Условно-замкнутые поры образуются преимущественно вследствие захвата бетонной смесью мелких пузырьков воздуха при перемешивании и удержания их при уплотнении. Эта способность смеси без специальных добавок зависит от ее состава и подвижности, способа перемешивания, условий транспортирования и уплотнения. Обычные колебания отдельных параметров технологического процесса приводят к изменению воздухосодержания бетона в пределах 0,3—3%. Это ведет к разной морозостойкости: при колебании объемной массы образцов бетона в пределах ±1,3% нх морозостойкость изменяется в десятки раз.
При выборе добавок для повышения морозостойкости бетона необходимо учитывать также их положительное или отрицательное влияние на другие свойства бетона и бетонной смеси, возможность экономии цемента, технологичность (несложность приготовления и дозирования добавок, применимость бетонов разных марок при разных цементах и заполнителях, пригодность бетонной смеси при различных способах уплотнения и режимах твердения и т.д.), затраты на добавки, включая транспортные, и на их введение в бетонную смесь, условия поставки. Огромное значение имеет не дефицитность добавок и стабильность их качества, регламентированная соответствующим документом. Важнейшим условием успешного применения добавок является наличие изменяющегося от введения добавки легко контролируемого параметра на стадии приготовления бетонной смеси. На основе этого контроля должна осуществляться текущая корректировка дозировки добавок.
Целесообразность использования добавки в широких масштабах определяется опытом ее применения в условиях производства. Интересен опыт организаций Минтрансстроя, которые использовали воздухововлекающую добавку СНВ совместно с СДБ (ССБ) в виде комплексной добавки, а также ее разновидность.
Разработана технология производства бетонов с добавкой СНВ+СДБ при создании конструкций транспортных сооружений. В 1976 г. объем применения таких бетонов по Миитранострою составил 2070 тыс. м3, из них 1350 тыс. м3 — дорожный бетон, а 720 тыс. м3 — различные конструкции для транспортных сооружений, включая преднапряженные.
Добавку типа СНВ+СДБ «можно успешно применять на одном и том же БСУ для различных бетонов: монолитного и сборного, уплотняемого вибрированием или центрифугированием, транспортируемого на десятки километров или используемого в цехе (на полигоне). Ее широко применяли в бетонах марок Мрз 100—300 (в том числе при оттаивании в морской воде соленостью 34 г/л) при прочности от 150 до 500 кгс/см2 и марках по водонепроницаемости В6 и В8.
При введении добавки повышается морозостойкость бетона или обеспеченность проектных марок по морозостойкости, сопровождаемая снижением расхода цемента. По данным организаций, использующих комплексную добавку, экономия цемента при производстве морозостойких бетонов достигает в среднем 25 кг на 1 м3 бетона по сравнению с бетонами без добавок. По обеспеченности проектной морозостойкости бетоны с добавкой заметно превосходят бетоны без добавки (табл. I). Известно, что бетонные смесн частично теряют вовлеченный воздух при транспортировании и уплотнении. Однако остаточное его количество можно удержать в нужных пределах, регулируя начальное воздухововлечение дозировкой добавки, например СНВ. При этом необходимо быстро измерить количество вовлеченного воздуха в бетонной смеси специальными воздухомерами. К сожалению, оснащение производства такими приборами недостаточно, а контроль воздухосодержания бетонной смесн необходим при введении любых добавок, обладающих воздухововлекающим действием (мылонафт, СНВ, СПД л т. д.) и применяемых для повышения морозостойкости бетона. В настоящее время текущий контроль воздухосодержания в производственных условиях не осуществляют. При таких условиях для проверки морозостойкости были отобраны 4 серии из 8—10 партий образцов бетона при неизменной дозировке СНВ и ССБ (табл. 2) и при обычных для производства колебаниях технологического процесса.
Бетоны изготовляли на сульфатостойком портландцементе (1-я серия) и портландцементе умеренной экзотермии (2-я серия). В остальных случаях использовали умеренно алюминатные портландцемента. Заполнители соответствовали ГОСТ 4797—69, щебень был гранитным. Бетоны пропаривали в ямных камерах по мягким режимам. Испытания на морозостойкость проводили по ГОСТ 4800—69 с оттаиванием в морокой воде соленостью 34 т/л.
Как следует из табл. 2. хорошая обеспеченность марки Мрз 400 достигается при достаточно большом воздухосодержаини бетонной смеси. Очевидно, требования .к необходимому воздухосодержанию должны повышаться с ужесточением условий службы (например, оттаивание в растворах солей или морской воде с большой концентрацией солей) и повышением проектной марки по морозостойкости. Это подтверждают результаты испытаний свыше 100 партий образцов производственного бетона марки Мрз 300: при воздухосодержании бетонной смеси выше 1,8—2% обеспеченность проектной морозостойкости составила 100% (при оттаивании в пресной воде), при меньшем воздухосодержании — снизилась до 73%- Поэтому при использовании бетонов с воздухововлекающими добавками целесообразно достижение необходимого контролируемого воздухо- содержаиия.
Выводы
В состав морозостойких бетонов следует вводить специальные добавки в качестве регуляторов поровой структуры, причем наиболее целесообразно их использовать совместно с пластификаторами. Добавки следует выбирать с учетом их влияния на морозостойкость к другие свойства бетона, на технологию бетонных работ и экономику производства.
Учитывая, что бетоны с эффективными добавками отличаются высокой обеспеченностью проектной морозостойкости, необходимо разработать меры по экономическому стимулированию их применения, установить начальные сроки обязательного применения таких бетонов в зависимости от климатических районов и назначения конструкций, чтобы строительные организации могли провести своевременную подготовку.
В связи с увеличением по стране объема применения бетонов с воздухововлекающими добавками следует организовать промышленный выпуск приборов для контроля воздухосодержания смеси. Потребность в таких приборах составит от 30 до 100 шт. млн. м3 бетона с добавками в зависимости от сосредоточенности объема работ.