Оборудование и способы производства бетона, влияние воды на структуру смеси

Отделившаяся вода, как наиболее легкий компонент в бетоне, поднимается вверх, размещается на открытой верхней поверхности уложенной бетонной смеси и, насыщая этот верхний слой, делает его наиболее рыхлым и слабым местом в конструкции. Вода отделяется также и на боковых поверхностях, граничащих с бортами форм. Таким образом, теряется однородность смеси, достигнутая при ее перемешивании в бетоносмесителях. Процесс видимого водоотделения и расслаивания переходит в более длительный по времени и незаметный на глаз процесс оседания частиц песка и подвижной цементно-водной суспензии, происходящий в пространствах между зернами крупного заполнителя (явление седиментации), который сопровождается внутренним расслоением. Процесс седиментации длится до полного загустевания (схватывания) смеси. Критическое содержание воды в тесте, сверх которого теряется связность смеси и отделяется избыточная вода, зависит от многих физических факторов, характеризующих данное вяжущее вещество и микронаполнители. Наиболее важным из них является показатель водопотребности цемента и других тестообразующих материалов. По данным исследований, при нормальной густоте портландцемента, равной 28% (В/Ц = 0,28), предельное содержание воды, при котором тесто сохраняет свою структурную связность или водоудерживающую способность, составляло примерно 45% от веса цемента (В/Ц = 0,45), т. е. для клинкерных цементов водоудерживающая способность оказалась в 1,45 раза выше нормальной густоты. Процесс седиментации и внутреннего водоотделеная происходит в период, когда содержание воды в смеси еще не вышло из пределов ее водоудерживаюшей способности. При седиментации частиц песка и добавок в бетонной смеси освобождающаяся в результате сближения частиц вода устремляется вверх. При этом она обтекает зерна заполнителей и арматурные стержни, создавая сеть сообщающихся капиллярных ходов. Под кусками или зернами крупного заполнителя вода может задерживаться и скапливаться, образуя водяные полости, переходящие в последующем в воздушные поры.

 

Такие прослойки уменьшают площадь контакта цементного камня с заполнителем и арматурой и ослабляют сцепление между ними. Эти же капиллярные ходы и полости, сообщаясь между собой, служат путями фильтрации воды сквозь бетон, т. е. способствуют повышению его водопроницаемости. Таким образом, из-за передвижения воды в бетонной смеси в период, предшествовавший схватыванию, происходит неравномерное распределение ее в смеси, образование значительного количества капиллярных ходов и сообщающихся каналов. В этом заключается отрицательная роль избыточного содержания воды в смеси и связанных с этим процессов водоотделения и седиментации. Положительным явлением седиментации следует считать более плотное размещение частиц вяжущего вещества, улучшение контактов между ними (из-за вытеснения некоторого избытка воды при оседании твердых частиц) по сравнению с тем, какими они были в момент приготовления смеси. Седиментационные процессы при производстве на бетоносмесительных заводах можно регулировать, используя их только как средство уплотнения и улучшения контактов между цементными частицами, не допуская в то же время нарушения однородности-строения бетона и образования в нем крупных капиллярных ходов с сообщающимися каналами. Поэтому седиментационные процессы необходимо ограничивать в первую очередь уменьшением начального содержания воды в смеси. Уменьшение количества свободной воды в смеси улучшает структуру бетона, в частности увеличивает плотность цементного камня. Современное оборудование производства бетона позволяет использовать технологии, которые способствуют уменьшению начального содержания воды в смеси. В числе технологических средств важное место занимает применение жестких бетонных смесей и использование поверхностно-активных добавок.