Это объясняется «экранированием» поверхности гидратирующихся зерен цемента их молекулами, что затрудняет доступ к воды к поверхности зерен. При повышенных дозировках добавки эти эффекты становятся более выраженными и продолжительными.
Водоредуцируюший и пластифицирующий эффекты СП могут быть ослаблены, а иногда и обесценены его тормозящим влиянием на набор прочности бетона.
Рассмотрение влияния СП на прочность осложняется тем, что существуют две характерные прочности бетона с СП:
- Прочность при введении СП без изменения состава бетона (вариант пластификации).
- Прочность, достигаемая при водоредуцировании (вариант снижения В/Ц и повышения прочности).
Следует отметить, что эти две прочности связаны между собой величиной снижения В/Ц.
В первом случае прочность бетона с СП остается на уровне прочности контрольного бетона. Но возможны и ее отклонения, например, вследствие тормозящего действия СП на процессы твердения цемента или воздуховлечения.
Во втором случае прочность повышается, величина ее роста может быть ориентировочно оценена по уменьшению В/Ц. Но, как и в первом случае, на ней будет отражаться и возможное воздуховлечение, и — при повышенных дозировках добавки — ее возможное отрицательное влияние на набор прочности.
СП также по-разному может влиять на прочность бетона в стандартном и раннем возрасте.
Прочность в стандартном возрасте.
При пластифицировании бетона она, по многочисленным данным, незначительно отличается от прочности контрольного бетона (обычно на ± 5-10%). Это и понятно, так как состав бетона не меняется и В/Ц — главный фактор прочности — остается постоянным. ГОСТ ограничивает допускаемое снижение прочности величиной 5%.
Но в ряде случаев прочность снижается более значительно. Это происходит, когда тормозящее твердение цемента действие СП сохраняется до месячного возраста. Оно связано с совместимостью цемента с добавкой, но существенно зависит и от дозировки СП.
Поэтому определение прочности бетона неизменного состава с СП можно рассматривать как тест на совместимость добавки с цементом. Если же применять различные дозировки СП, можно выявить его максимальный расход, при котором еще нет заметного снижения прочности.
Прочность бетона с СП при водоредуцировании повышается в соответствии со снижением В/Ц. Но это происходит только при дозировках СП, не превышающих оптимальные.
Их величина зависит от вещественного состава цемента и в первую очередь от содержания в нем алюмината.
Характерные данные получены обработкой экспериментальных результатов, приведенных в работе для 22 портландцементом и суперпластификаторов 10—03 (нафталинформальде-гид) и 40-03 (меламкнформальдегид). Результаты сгруппированы по цементам с разным содержанием алюминатов.
Водоредуцирование с ростом количества СП несколько снижается, при этом оно выше для бетонов на низкоалюминатных цементах. В то же время рост прочности таких бетонов замедляется при СП > 0,5%, а при СП > 0,75% наблюдается ее уменьшение (несмотря на продолжающееся снижение расхода воды). Прочность бетонов на высокоалюминатных цементах при повышении расходов СП продолжала расти.
Бетоны на среднеалюминатных цементах (С3А = 6—8%) по влиянию СП на их прочность занимают промежуточное положение. В то же время даже внутри этой группы поведение цементов достаточно индивидуально.
Спад прочности начинается при разных дозировках добавки.
Из представленных результатов следует:
- вол оредуцированне не является исчерпывающей характеристикой эффективности СП. При росте дозировки добавки, несмотря на продолжающееся снижение водопотребности, для большей части цементов происходит спад 28-дневной прочности. Поэтому назначение дозировки добавки следует проводить с учетом прочностных показателей;
- алюминатность цементов дает определенные ориентиры при выборе оптимальной дозировки добавки. По приведенным данным, она составляет < 0,5% для низкоалюминатных цементов и < 0,75% для среднеалюминатных цементов. Но она должна уточняться экспериментально.
Рекомендации для СП С -3 отражают эту же тенденцию. Они учитывают также активность минеральной добавки в цементе. «Эффективная дозировка» С-3 изменяется от 0,3-0,4% для низко- и среднеалюминатных цементов, содержащих минеральную добавку низкой гидравлической активности, до 0,8—1% для высокоалюминатных цементов или среднеалюминатных с минеральной добавкой высокой активности.
Если взять усредненные данные при оптимальных расходах СП, то при водоредуцировании и снижении В/Ц на 20-30% рост прочности бетона в стандартном возрасте составляет 30-45%. Можно отметить, что ориентировочную оценку прочностного эффекта добавки можно получить умножением водоредуцирующего эффекта на коэффициент 1,5.
Как отмечалось выше, прочность пластифицированного бетона и бетона со сниженным В/Ц связаны между собой через величину изменения В/Ц. Поэтому возможен ориентировочный расчет любой из этих прочностей по величине другой.
Пример: Бетон с В/Ц = 2 и расходом воды 180 кг/м3 имеет стандартную прочность 36 МПа. При введении СП и сохранении подвижности смеси расход воды сократился до 144 кг/м3, а Ц/В повысилось до 2,5. Требуется ориентировочно определить прочность бетона с СП.
Расчет является ориентировочным по двум причинам:
1. Формулы прочности, в том числе, разработаны для бездобавочных бетонов, т. е. для случая, когда Ц/В повышается путем увеличения расхода цемента. При этом не только снижается пористость цементного камня, но и увеличивается его объем. Поэтому прочность растет несколько в меньшей степени, чем при увеличении Ц/В при постоянном объеме цементного камня.
При введении СП расход цемента не меняется, а снижается расход воды. Поэтому уменьшение Ц/В сопровождается уже сокращением объема цементного камня. Дополнительный эффект зависит от величины водоредуцирования и при снижении расхода воды на 40 л/м3 (т. е. 20—25%) составит примерно 10%.
2. С другой стороны, СП оказывает тормозящее действие на твердение бетона, его прочность может быть ниже, чем рассчитанная по формуле прочности. Поэтому если фактическая прочность бетона с СП при водоредуцировании окажется ниже расчетной, можно предполагать тормозящее действие добавки. Но более надежно оценить совместимость СП с цементом можно, как уже отмечалось выше, при сравнении прочности бетонов с СП и контрольного при неизменном составе.
Прочность бетона в раннем возрасте еще в большей степени подвержена тормозящему влиянию СП, чем стандартная прочность. С другой стороны, в целом ряде случаев наблюдается и ускорение твердения бетонов с СП в двух-трехдневном возрасте. Литературные данные по этому вопросу наиболее противоречивы.
Применение СП в варианте пластификации может наиболее неблагоприятно отразиться именно на ранней прочности, так как замедляются процессы гидратации, а В/Ц смеси не снижается. Тем не менее при «разумных» дозировках СП прочность бетона 2-3-дневного возраста может оставаться на том же уровне, что и контрольного бетона, либо незначительно снижаться. Так, в бетоне с С-3 на низкоалюминатном цементе 3-дневная прочность составила 103%, на высокоалюминатном цементе — 90% от прочности контрольных образцов.
Прочность бетона при снижении В/П в значительном числе случаев существенно увеличивается, иногда до 50-75% в 2-3-суточном возрасте. Это значительно больше, чем наблюдается в стандартном возрасте (30—45%). Видимо, вклад в этот эффект оказывает и само снижение В/Ц, ускоряющее раннее твердение.
В то же время при повышенных дозировках СП ранняя прочность может снижаться даже при водоредуцировании. Исследование 20 цементов при введении 1% С-3 и снижении В/Ц дало следующие результаты. Растворы на 10 цементах повысили 1-суточную прочность на 7-34%. В то же время для 10 других цементов она понизилась и составила лишь 17—85% от прочности контрольных образцов. И даже в трехсуточном возрасте прочность шести из изученных цементов лишь незначительно превысила прочность контрольных образцов.
Тормозящий твердение эффект СП можно уменьшить, сокращая его дозировку в ущерб пластификации в зависимости от того, какие требования предъявляются к ранней прочности бетона.
