Влияние комплексных противоморозных добавок на критическую прочность бетона
Согласно требованиям СНиП, критическая прочность обычного бетона марок АН 00—А1400 установлена в пределах от 5 МПа (50% foe) до 12 МПа (30% R2g). Использование противоморозных добавок позволяет существенно снизить этот предел. Объясняется это тем, что при замерзании водного раствора соли возникающая в нем кристаллическая решетка «пресного» льда стремится вытолкнуть ионы соли. Поэтому медленно образующийся из солевого раствора лед характеризуется дефектной структурой, малой прочностью, чешуйчатым строением и не вызывает серьезных структурных нарушений в бетоне. Кроме того, водные растворы солей замерзают с меньшим увеличением в объеме по сравнению с чистой водой, а частичное льдообразование происходит одновременно с гид- рацией цемента, на которое расходуется определенное количество воды.
Исследованиями установлено, что критическая прочность бетона, по достижении которой замораживание не сказывается отрицательно на ее значении сжатии, морозостойкости и струк- гу ре (в возрасте 28 и 56 сут), определяется видом противоморозной добавки и цемента, активностью его и в меньшей степени — маркой бетона. Так, для бетона марок М200—М500 на портландцементе с добавкой нитрита натрия (HIT) критическая прочность составила 1—15% Rz s [1].
Значительный эффект можно получить при применении противоморозных добавок-электролитов в комплексе с пластификатором. В этом случае представляется возможным интенсифицировать процесс твердения бетона на морозе и приблизить его по срокам к твердению обычного бетона в нормальных условиях [2].
В НИИЖБ были выполнены исследования по уточнению значений RKp бетона (при подвижности смеси 3—5 см) с комплексной противоморозной добавкой нитрита натрия и суперпластификатора С-3. Установлено, что критическая при прочих равных условиях имеет меньшую величину критической прочности, чем бетон на портландцементе. Это, видимо, связано с особенностями самого цемента, способного при твердении расширяться. Поэтому напрягающие цементы наиболее предпочтительны для зимних бетонов с комплексными добавками.
Таким образом, аналогично бетонам с одной добавкой нитрита натрия [1] критическая прочность изученных бетонов с добавкой НН+С-З гораздо ниже установленных СНиП [3] значений и не превышает 15% Неполученные результаты хорошо согласуются с данными по водопоглощения бетона с комплексной добавкой. Так раннее замораживание бетона (до достижения Rvp) приводит к увеличению объемного водопоглощения и показателя среднего размера пор, т. е. характеризует нарушение структуры материала (табл. 2). Бетон, замороженный до достижения RKр, характеризуется практически таким же водопоглощением, как и бетон, твердевший без замораживания, что свидетельствует об отсутствии в нем структурных нарушений. В бетоне с меньшим водоцементным отношением по водопоглощенню трудно было установить нарушение его структуры при раннем замораживании.
Как показали исследования, небольшие величины критической прочности бетона с добавкой HH-J-C-3 (даже при уменьшенном содержании НН) можно объяснить тем, что структура цементного камня в нем характеризуется большим содержанием гелеобразных продуктов, а сам бетон отличается меньшим водосодержанием, что существенно снижает величины его деформаций при замораживании-оттаивании в разном возрасте (табл. 3).
Большой практический интерес и значение имеет исследование морозостойкости бетона с комплексной добавкой НН+С-3, подвергнутого замораживанию в разном возрасте. Установлено, что такой бетон на портландцементе марки 500, подвергнутый сразу после приготовления двухсуточному замораживанию (при —40°С) с последующим твердением при —15°С и в нормальных условиях, имеет меньший коэффициент морозостойкости по сравнению с бетоном, твердевшим без замораживания. Замораживание бетона до достижения RKV не снизило этого показателя. Следует отметить, что бетон с изученной комплексной добавкой является более морозостойким, чем бетон с добавкой 8% НН, твердевший в таких же условиях [1]- Это можно объяснить меньшим водосодержанием бетона с комплексной добавкой и наличием в нем сети замкнутых пор и капилляров.
Аналогичные зависимости получены и для бетона, приготовленного на напрягающем цементе. Напрягающие бетоны с комплексной добавкой даже после 300 циклов замораживания-оттаивания имеют Амрз выше регламентированного ГОСТ (0,85), т. е. являются более морозостойкими по сравнению с бетонами на портландцементе.
Следует отметить, что высокой морозостойкостью отличался и бетон, в котором в составе комплексной добавки суперпластификатор С-3 заменен другим, также достаточно эффективным, но более дешевым пластификатором адипиновым щелочным (ПАЩ-1). По темпам твердения бетоны с исследуемыми комплексными добавками практически не отличаются от бетонов с одной добавкой нитрита натрия. Бетон с добавкой ПАЩ-1 характеризуется несколько замедленной скоростью роста прочности лишь в раннем возрасте.
Таким образом, при выдерживании бетона в зимнее время без прогрева целесообразно применять комплексную добавку нитрита натрия с пластификатором (С-3 или ПАЩ-1). Это позволяет: снизить критическую прочность бетона, а следовательно, сократить продолжительность ухода за ним; повысить его морозостойкость; смягчить отрицательное воздействие низких температур на его структуру и сократить расход добавки — электролита практически при неизменных темпах твердения и прочности по сравнению с составами с одной добавкой нитрита натрия. Это дает определенный экономический эффект. Критическая прочность бетона к моменту замораживания может быть снижена еще больше при использозовании напрягающего цемента.