Твердении цементных бетонов

Задача технологов-бетонщиков – производить бетонные и железобетонные изделия, конструкции и сооружения с предельно возможными физико-техническими свойствами, надежностью и долговечностью при минимуме трудо- и энергозатрат. Широко известны технологические приемы для обеспечения этих условий: выбор качественных компонентов, точное дозирование последних, тщательное приготовление однородной, нерасслаиваемой, удобоукладываемой бетонной смеси с рациональным водоцементным отношением и содержанием портландцемента, доставка смеси к точке потребления без ухудшения ее свойств, качественное уплотнение массива, создание благоприятных температурно-влажностных условий для твердения и набора прочности бетона. Это – обязательный технологический регламент производства сборного и монолитного бетона и железобетона, однако далеко не «направленное структурообразование», поскольку формирование структуры, отвердевание и приобретение материалом конкретных свойств представлено самому материалу.

Обоснованное использование различных модификаторов (минеральных порошков, неорганических и полимерных добавок), разнообразных технологических воздействий (омагничивания воды затворения, домола, «омоложения» портландцемента, активации цементно-песчанной суспензии в специальных турбулентных аппаратах, предварительный разогрев смеси электрическим током или паром и мн. др.) – элементы целенаправленного воздействия, позволяющие изменять те или иные свойства бетонной смеси и бетона. Но, опять-таки, дальнейший процесс твердения модифицированных бетонов, как правило, бесконтролен.

Положение усугубляется тем, что часто в производственном процессе сложно, а иногда и невозможно обеспечить вышеуказанные технологические приемы. Например, отсутствует качественный мелкий (крупный) заполнитель и приходится использовать тот, что есть в наличии. При изготовлении тонкостенных, густоармированных конструкций (объемные элементы, изделия кассетно-стендового производства) невозможно обойтись без высокоподвижных смесей, характеризующихся повышенным расходом воды и цемента, что связано с интенсивно протекающей усадкой, ухудшением свойств микробетона, бетона и конструкции в целом. О тепловой обработке и упоминать излишне – неизбежный температурный перепад по объему прогреваемого изделия вызывает неравномерность усадочных деформаций, появление микротрещин, снижающих свойства и долговечность бетона.

Следует заметить, что традиционная технология не учитывает ряд факторов, катастрофически ухудшающих свойства и надежность бетона и железобетона. В процессе неуправляемого твердения неравномерно протекающие усадочные явления нарушают сплошность материала, ухудшают качество сцепления цементного камня с плотным заполнителем и арматурными элементами. Повсеместное и безоглядное использование супер- и гиперпластификаторов, самоуплотняющихся «бетонов нового поколения» (тем более, в несущих конструкциях) также, вряд ли, можно отнести к позитивной тенденции. Серьезную озабоченность вызывает практика монолитного строительства: использование пластифицированных составов, литьевого безвибрационного производства, противоморозных добавок, беспрогревного метода твердения бетона и прочие приемы способствуют формированию дефектной, не стабильной, чувствительной к эксплуатационной среде структуры. Проще говоря, твердение материалов на основе портландцемента – далеко не однозначный процесс, сопровождающийся одновременным и взаимосвязанным протеканием структурообразующих и деструктивных явлений. И хотя последний момент имеет самые разнообразные причины и толкования, очевидно – если активно не влиять на ход отвердевания, то неизвестно, последствия какого из этих явлений будет преобладать в затвердевшем композите.

Давно обнаружено, что все свойства бетона и железобетона могут быть существенно улучшены применением в стадии интенсивного структурообразования простых технологических приемов – повторного или многократного вибрирования, оптимального времени укладки бетонных смесей, избыточного давления среды, раннего нагружения конструкций. Сущность явления достаточно хорошо известна: силовые факторы «способствует уменьшению внутреннего напряженного состояния твердеющего бетона. Совпадая по направлению своего воздействия на бетон с направлением усилий, сопровождающих контракцию, оно способствует < …> улучшению структуры твердеющего раствора и бетона» [1].

Отсюда возникает вопрос, почему же, несмотря на такую эффективность, эти приемы (в частности, виброактивация) не нашли должного практического применения? Сложно кратко и однозначно ответить на этот вопрос. Конечно же, не для всех технологических схем и не для всей разновидности и номенклатуры железобетонной продукции виброактивация целесообразна, однако при стендовом, кассетно-стендовом производствах несущих конструкций и монолитном строительстве она жизненно необходима, согласуется с самой сутью твердения цементных бетонов, легко вписывается в сложившийся технологический ритм и весьма просто поддается автоматизации. Проблема лежит несколько глубже. Некоторые недостаточно полно выясненные стороны гидратационного процесса цементных систем затрудняют объективную оценку значимости тех или иных технических приемов. Как следствие, многие из этих чрезвычайно важных и необходимых приемов, по-просту, игнорируются, другие же, напротив, ввиду внешней привлекательности, широко тиражируются, несмотря на их сомнительную целесообразность.