Это специально получаемые полимерные ПАВ, которые не содержат нежелательных примесей. Их можно вводить в больших количествах, чем пластифицирующие добавки (0,5—1% от массы цемента), и получать более высокие технические эффекты. Наибольшее применение нашли две группы суперпластификаторов:
- нафталинформальдегидные
- меламинформальдегидные.
Механизм действия СП был рассмотрен выше. Они адсорбируются на зернах цемента, которые, приобретая отрицательный заряд, отталкиваются друг от друга. Это разрушает флокулы зерен цемента, высвобождая заключенную в них воду. В связи с большей дозировкой этих добавок по сравнению с пластификаторами степень диспергации флокул возрастает, а эффект — увеличивается.
Пластифицирующе-водоредуцируюший эффект СП
В зависимости от изменения состава при введении СП проявляется либо пластифицирующий (состав смеси не меняется), либо водоредуцирующий эффект. Возможно и одновременное использование обоих эффектов, но каждый из них будет проявляться лишь частично.
Контрольный состав бетона (В = 185 кг/м3; Ц= 350 кг/м3; В/Ц = 0,53) имеет подвижность 2 см.
При введении СП возможны следующие эффекты:
- При введении добавки в режиме пластификации повышение подвижности до 22 см.
- При сохранении подвижности постоянной снижение расхода воды до 140 кг/м3, а В/Ц до 0,4.
- При одновременном использовании обоих эффектов их различные сочетания определяются точками на линии 2—4 Например, при уменьшении расхода воды до 167 кг/м3 подвижность увеличится до 10 см, а В/Ц снизится до 0,48. В этом случае возможна и экономия цемента при сохранении В/Ц постоянным. Его расход составит 308 кг/м3, экономия 42 кг/м3 (при одновременной пластификации смеси).
Возможно и одновременное использование трех эффектов: повышение подвижности, снижение расхода воды и (при сохранении В/Ц) сокращение расхода цемента.
Величина эффектов СП существенно зависит от состава цемента и его расхода.
Влияние состава цемента настолько велико, что принято говорить о «совместимости» цемента и СП. Из факторов, влияющих на нее, важнейшим является содержание алюмината в цементе. Этот минерал наиболее активно адсорбирует СП и гидратируется с наибольшей скоростью (начиная с момента контакта с водой). Продукты его гидратации также быстро сорбируют молекулы СП. Сорбция необратима. Поэтому цементы с повышенным содержанием С3А требуют большего количества добавки, а ее водоредуцирующий эффект при той же дозировке оказывается несколько меньшим.
Эффект СП сохраняется, пока в воде остается его «резерв» для адсорбции на вновь образующихся продуктах гидратации. Если же он заканчивается, адсорбированные молекулы СП покрываются вновь образующимися микрочастицами, зерна цемента снова «слипаются» во флокулы и подвижность смеси падает. Когда связывание СП продуктами гидратации цемента происходит в меньшей степени (например при низком содержании С3А) и его достаточное количество длительное время остается в воде, подвижность смеси снижается незначительно.
В этом плане говорят о реологической совместимости цемента и СП, очень важной для монолитного бетона. Но хорошая реологическая совместимость (длительное сохранение подвижности) еще не является полной гарантией эффективности добавки. Следует учесть и «прочностную» совместимость, так как СП, особенно в повышенных дозировках, способны тормозить набор прочности бетона. Этот вопрос будет рассмотрен ниже. Наряду с содержанием С, А на скорость уменьшения действующего запаса СП могут влиять дисперсность цемента, содержание щелочей и сульфатов. Активные минеральные добавки в цементе понижают эффект СП, особенно при их высокой активности.
В итоге заранее предсказать степень совместимости цемента и СП вряд ли возможно. Ее определяют экспериментально (по пластификации, сохраняемости бетонной смеси и прочности бетона).
Влияние расхода цемента. При увеличении расхода цемента возрастает флокуляция цементных зерен и «захват» ими воды. Соответственно, увеличивается и эффект введения СП, разрушающего флокулы.
Эти данные показывают, что СП наиболее эффективны в высокоподвижных смесях с высокими расходами цемента.
Так, при повышении расхода цемента с 300 до 500 кг/м3 водоредуцирующий эффект увеличивается на 35-50%, при переходе от малоподвижных к высокоподвижным смесям на 30—40%. Минимальные значения он имеет для жестких смесей.
Влияние порядка введения. Часто СП вводят в бетонную смесь с водой затворения. Его эффект можно усилить, если вводить СП в предварительно перемешанную смесь с остатком воды затворения с последующим дополнительным перемешиванием. Это позволяет либо повысить эффект пластификации, либо снизить расход добавки. При таком введении уменьшается ее адсорбция на быстро гидратирующемся алюминате и тем самым «омертвление». Поэтому больше СП остается в воде затворения.
Практикуется и порционное введение СП при длительном транспортировании. Новый ГОСТ запрещает введение добавок в процессе доставки бетонной смеси, но допускает их введение с остатком воды затворения в автобетоносмеситель перед его разгрузкой. Это требует окончательного перемешивания смеси в течение 10-15 мин, но в значительной степени ослабляет проблему совместимости цемента и добавки.
