Строительный цементный раствор представляет собой систему, состоящую из различных компонентов, в числе которых основные – цемент, заполнители и вода. Твердые вещества, входящие в систему, представляют каждый отдельную фазу, которая одинакова по составу, по всем свойствам и отделена от остальных частей системы поверхностью раздела. В цементном растворе таких фаз две: зерна песка и частицы цемента.
Суммарная поверхность цементного порошка, идущего на изготовление 1 м3 бетона при расходе цемента 400 кг/м3, составляет порядка 800 000 м2. Однако к этой цифре необходимо добавить еще удельную поверхность заполнителей, которую также нужно учитывать, хотя она значительно меньше, чем у цемента. В конечном итоге, суммарная поверхность частиц твердых фаз в 1 м3 бетонной смеси приближается к 1 км2.
При изготовлении 1 м3 бетонной смеси используется вода в объеме примерно 180-190 л, которая в теории должна распределиться на указанной поверхности твердых частиц, чтобы в итоге получилась практически однородная смесь. Одна из важнейших задач в технологии бетонов и строительных растворов – смешивание компонентов, поскольку равномерное перемешивание способствует более полному и быстрому физико-химическому взаимодействию цементных частиц с водой. Вода, вводимая в бетонную смесь при ее изготовлении, должна, прежде всего, равномерно и притом тончайшим слоем смочить всю эту огромную суммарную поверхность цементных частиц и заполнителей. Но вся сложность в том, что вода обладает значительным поверхностным натяжением, то есть между молекулами воды, находящимися в ее поверхностном слое на границе раздела фаз, действуют значительные силы сцепления, препятствующие ее растеканию, и как следствие, равномерному распределению на твердых частицах бетонной смеси.
Некоторые вещества, а именно поверхностно-активные вещества (ПАВ), способны существенно снижать поверхностное натяжение воды у данной поверхности раздела фаз, например, на границах раздела фаз: вода – твердое тело, вода – воздух. Этим самым они облегчают распределение воды тончайшим равномерным слоем на поверхности твердых тел.
Добавки ПАВ существенным образом влияют на бетонные композиции как на стадии их приготовления, так и на стадии эксплуатации уже готовых бетонных изделий. Их применение позволяет:
- улучшить смачиваемость цемента и заполнителей;
- повысить эффективность использования цемента вследствие разделения нерастворенных цементных скоплений на более мелкие составляющие;
- оказывать пластифицирующее воздействие, что способствует уменьшению расхода воды и цемента при изготовлении бетонов и растворов;
- экономить цемент в низкомарочных бетонах и тощих растворах;
- повысить производительность труда каменщиков и штукатуров;
- уменьшить экзотермию бетона – выделение тепла в ходе химического взаимодействия цемента и воды;
- снизить остаточную влажность пропаренных изделий, а гидрофобизирующие добавки, кроме того, еще и облегчают и ускоряют их высыхание;
- повысить жизнеспособность готовых бетонных и растворных смесей.
Таким образом, применение ПАВ способствует повышению качества как бетонной смеси, так и уже готовых железобетонных конструкций. При применении, например, гидрофобизирующих ПАВ, предоставляется возможность уменьшить расход цемента, увеличив тем самым водоцементное соотношение и назначив его в соответствии с требуемой прочностью бетона. При этом добавки обеспечат повышение морозостойкости и водонепроницаемости бетона до приемлемых величин.
