Добавки - электролиты

Из всего многообразия применяемых в технологии бетона химических добавок добавки-электролиты представляют особый интерес, ввиду их специфических свойств и активного участия в электрохимическом процессе гидратации цементных минералов. Введение в состав бетонных смесей даже весьма малых доз (десятых долей от массы цемента по сухому веществу) некоторых добавок приводит к резкому изменению (ускорению или замедлению) хода структурообразующего процесса, что имеет важное практическое значение. Достаточно простым приемом можно либо сократить сроки твердения бетона, либо, наоборот, повысить «жизнеспособность» смеси.

В то же время, и в данной области бетоноведения существует ряд достаточно серьезных «пробелов». Некоторые добавки способствуют резкому загустеванию, ухудшению удобоукладываемости бетонной смеси, наряду с замедлением набора прочности бетона и ухудшением его конечных свойств. Как же классифицировать такую добавку – ускорителем или замедлителем твердения? И здесь игла Вика (точнее, не соблюдение требований ГОСТ 310.3-76) сыграла свою нелицеприятную роль. Ведь ей совершенно безразлична природа этого загустевания. А поскольку это так, то и добавку можно охарактеризовать как «ускоритель схватывания цемента, но замедлитель твердения бетона». Последнее представление достаточно популярно, несмотря на некоторую нелепость – что же «схватывание» вяжущего и «твердение» бетона – два различных объекта одного и того же процесса? Как же может один и тот же продукт ускорять структурообразующие преобразования материала на начальном этапе и замедлять в более поздние сроки?

Как-то принято считать, что все хлориды обладают интенсифицирующим действием на твердение цементных систем. Однако и здесь имеется некоторые «нестыковки». Ниже представленные экспериментальные результаты показали, что исключительно только хлориду кальция свойственны ускоряющие функции.

Часто механизм действия той или иной добавки рассматривается с позиций химических взаимодействий добавки с отдельными компонентами цементной системы и образованием продуктов (комплексных двойных, тройных солей), влияющих определенным образом на ход процесса. Сложно представить механизм этого воздействия при столь мизерной концентрации добавки. Кроме того, действие добавки проявляется, практически, мгновенно, что как-то невероятно с позиций кинетики гетерогенных реакций. По всей видимости, действие конкретной добавки-электролита следует оценивать в свете внесения в цементную систему посторонних зарядов, влияющих определенным образом на электрохимический гидратационный процесс.

Выполненные исследования показали, что одним из критериев оценки действия добавок может служить продолжительность начального индукционного периода – интервала времени с момента затворения цемента водой до первого химического взаимодействия компонентов. Этот интервал, как отмечалось ранее, методически просто определяется кинетическими кривыми структурной прочности и тепловыделения. При обычном твердении бездобавочной цементной системы указанный интервал составляет около 90±10 мин. Сопоставляя последний с аналогичным показателем модифицированного цементного теста, можно не только качественно, но и количественно оценить действие конкретной химической добавки.

Рассмотрим действие на процесс твердения цементных систем некоторых хлоридов (CaCl₂, КСl, NaCl), поташа (К₂СО₃) и сульфата натрия (Na₂SO₄).