ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ЦЕМЕНТНО-БЕТОННЫХ СИСТЕМАХ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
ХИМИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ, УЛУЧШАЮЩИЕ КАЧЕСТВО БЕТОНА
Улучшение смачиваемости цемента и заполнителей
Размеры зерен цемента составляют 1—100 микрон. Удельная поверхность цементов, установленная по воздухопроницаемости (методу Товарова), в среднем соответствует 3000-3500 см2/г и является кажущейся «геометрической» поверхностью. Однако пригодный для практических нужд указанный метод не является точным и не отражает реальной картины поверхности цементных зерен, имеющих развитый микрорельеф, микротрещины и микрощели.
Реальная «микрогеометрическая» поверхность для цементной частицы, полученная методом адсорбции азота, соответствует в среднем около 20 000 см2/г.
При расходе цемента 400 кг на 1 м3 бетона суммарная поверхность цементного порошка составит 800 000 м2, а с учетом поверхности заполнителей (хотя она значительно меньше) поверхность частиц твердой фазы в 1 м3 бетонной смеси приближается к 1 км2.
Вода в бетонной смеси должна равномерно тончайшим слоем смачивать всю суммарную поверхность цементных частиц и заполнителей. Однако ее растеканию препятствуют значительные силы притяжения молекул поверхностного слоя, инициируемые показателем высокой величины поверхностного натяжения воды. В результате при введении в смесь свободная вода стремится приобрести форму шара (с наименьшим отношением поверхности к объему), и шарообразные капли либо не могут перейти, либо не сразу и лишь частично преобразуются в слоистые пленки, и равномерного распределения на твердых компонентах бетонной смеси не достигается.
Однако ПАВ существенно понижают показатель поверхностного натяжения воды на границе раздела поверхностей фаз, например: «вода — твердое тело», «вода — воздух». Известно явление: образование мыльного пузыря происходит благодаря тончайшим оболочкам из молекул ПАВ на поверхностях внутри и снаружи водяного пузыря. Вода не сжимается, а, наоборот, подвергается растяжению подобно резине.
Таким образом, эффектом понижения поверхностного натяжения воды затворения бетонной смеси усиливается эффект ее растекания в виде тонкого слоя по поверхности твердых частиц. Но на зернах цемента, песка, щебня и в их микротрещинах и микрощелях имеются тончайшие слои адсорбированного воздуха, препятствующего, в свою очередь, их смачиванию. ПАВ и в этом случае оказывается предпочтительным благодаря эффективному поглощению адсорбированного воздуха с поверхности твердого компонента и эмульгированию его в воде в виде мельчайших пузырьков и тем самым улучшению реологических свойств бетонной смеси. Таким образом, чем полнее смачивание, тем более однороден в различных участках конструкции бетон и тем выше его качество.
