Влияние воздухововлечения

Как было указано выше, цель воздухововлечения — создание морозостойкости бетона. В начальный период замораживания поры воспринимают гидравлическое давление, возникающее в капиллярах цементного камня, а в последующий период замораживания поры препятствуют росту микроскопических кристалликов льда в цементном камне или ограничивают этот рост. Каждая пора защищает только свою тонкую стенку, поэтому при слишком большом расстоянии между порами происходит расширение цементного камня. Если все стенки пор защищены, цементный камень устойчив к действию мороза, и вследствие поглощения порами свободной воды замерзающий цементный камень уменьшается в объеме при понижении температуры, как и любое твердое тело при охлаждении. При оттаивании вода возвращается из пор в цементный камень, поэтому защитное действие вовлеченного воздуха продолжается при попеременном замораживании и оттаивании. Воздухововлечение влияет и на другие свойства бетона. Наиболее важно его влияние на прочность бетона в любом возрасте. Следует напомнить, что прочность бетона прямо пропорциональна плотности, а поры, образованные вовлеченным воздухом, снижают прочность, как и любые другие поры. На рис. 7.21 показано, что при введении воздухововлекающей добавки в бетонную смесь без изменения ее состава снижается прочность бетона пропорционально объему воздуха в бетоне. В рассматриваемой области при содержании воздуха до 8%, криволинейная зависимость прочности от пористости не проявляется. Пунктирная кривая на рис. 7.21 показывает зависимость прочности от пористости для случая, когда поры образованы не вследствие воздухововлечения, а из-за неравномерного уплотнения. Испытания, проведенные для бетонов с ВЩ в интервале 0,45—0,72, показали, что потеря прочности, выражаемая как часть прочности бетона без воздухововлечения, не зависит от состава смеси. Общая потеря прочности на сжатие составляет 5,5% на каждый процент содержания воздуха. Влияние на предел прочности при изгибе значительно меньше. На практике эту потерю прочности не нужно учитывать полностью, так как воздухововлечение положительно влияет на удобоукладываемость бетонной смеси. В результате при одной и той же удобоукладываемости введение воздухововлекающих добавок приводит к уменьшению водоцементного отношения по сравнению с той же смесью без добавок. В тощих смесях с соотношением заполнитель: цемент 8 или больше, особенно при применении угловатых заполнителей, улучшение удобоукладываемости вследствие воздухововлечения таково, что возможное снижение В/Ц полностью компенсирует потерю прочности из-за наличия пор. В массивных конструкциях, где важна не прочность, а тепловыделение цемента, применение воздухововлекающих добавок позволяет перейти на смеси с малым содержанием цемента и, следовательно, с небольшим подъемом температуры. В жирных смесях влияние воздухововлечения на удобоукладываемость меньше, В/Ц может быть уменьшено незначительно и наблюдается потеря прочности. В общем вовлеченный воздух в количестве 5% повышает показатель уплотнения бетона на 0,03—0,07, а осадку конуса на 1—5 см (рис. 7.22). Воздухововлекающие добавки эффективны также для улучшения удобоукладываемости жестких легкобетонных смесей. Причина улучшения удобоукладываемости при применении воздухововлекающих добавок заключается, вероятно, в том, что воздушные поры сохраняющие сферическую форму под действием поверхностного натяжения, выполняют роль мелкого заполнителя с очень малой поверхностью сцепления и значительной упругостью. Вовлеченный воздух придает бетонной смеси свойства смеси с увеличенным количеством мелкого заполнителя, поэтому при введении воздухововлекающих добавок содержание песка в бетонной смеси должно быть уменьшено. Это позволяет еще уменьшить водосодержание смеси, т. е. компенсировать потерю прочности из-за наличия пор. Следует заметить, что воздухововлечение влияет на консистенцию или подвижность смеси; она становится более пластичной, так что при одинаковой удобоукладываемости бетонную смесь с воздухововлекаю-щими добавками легче уложить и уплотнить, чем смесь без добавок. В присутствии воздухововлекающих добавок уменьшается водоот-деление: пузырьки воздуха удерживают твердые частицы во взвешенном состоянии, седиментация уменьшается и вода не отделяется. В связи с этим уменьшается проницаемость и отделение цементного молока, а это приводит к повышению морозостойкости поверхностного слоя конструкций. Иногда отмечают, что воздухововлечение снижает расслоение бетонной смеси. Это верно, так как расслоение при погрузке и транспортировании связано со сцеплением смеси, но расслоение из-за чрезмерной вибрации все же возможно частично из-за быстрого удаления пузырьков воздуха. Применение воздухововлекающих добавок уменьшает плотность бетона: цемент и заполнители раздвигаются. Это дает экономический эффект, снижаемый из-за стоимости добавок (хотя и дешевых) и воз. росшей стоимости технического процесса. Известен положительный опыт применения воздухововлекающих добавок с сульфатостойким и другими портландцементами, а также при введении СаСЬ как ускорителя твердения бетона.