В. К. ВЛАСОВ, канд. техн. наук (НИИЖБ), Об истинном В/Ц бетона и водопотребности заполнителя
При анализе свойств бетона широко используют представления об истинном водоцементном отношении цементного камня в бетоне (В/Ц)ист и водопотребиости заполнителя Вп. Утверждается, что (В/Ц)ист может составлять (0,876... t,65) НГ (где НГ — нормальная густота цементного теста в относительных единицах), «т. е. может изменяться от минимально возможного, которое обеспечивает получение бетонной смеси, способной формоваться, до границы ее расслоения» [1].
Однако использование значений (В/Ц)ист и Вп, определяемых по известным методикам [1), в качестве структурных характеристик затвердевшего бетона вызывает сомнение. Их определение основано на изучении цементного теста и цементно-песчаного раствора с В/Ц, как правило, не превышающим 1.65НГ, т. е. водоудерживающей способности теста. В реальных бетонных смесях В/Ц, как правило, превышает 1,65НГ.
При использовании ультразвука для определения периода формирования структуры твердеющей системы, а тем более при такой массированной ее обработке на всех стадиях структурообразования, необходимо корректировать получаемые результаты из-за непосредственного влияния метода на изучаемые процессы [2].
Водопотребность заполнителей превышает их адсорбционную способность примерно в 2...3 раза, а ее оценка непостоянна и зависит от принятого методикой соотношения между заполнителем и цементом.
Методы определения Вп являются косвенными. Их относительность иллюстрируется следующим фактом. С ростом соотношения между песком и цементом водопотребность песка увеличивается в смесях равной удобоукладываемости [3] и уменьшается при использовании ультразвука [4].
Кроме вышеприведенных замечаний, необоснованно предлагаемое ограничение предельно возможного значения (В/Ц)ист границей расслоения цементного теста. В [([ отождествляются понятия «граница расслоения» и «водоудерживающая способность цементного теста», в то время как последняя может значительно превышать границу расслоения теста. Ниже приводятся результаты изучения водоотделения цементного теста при разных В/Ц на цементах различного состава.
Водоотделение цементного теста определяли по методике ГОСТ 10181—4—81 в сосуде-цилиндре диаметром 15 и высотой 11,5 см. Тесто приготовляли ручным перемешиванием в течение 2...3 мин и подвергали кратковременному (3...5 с) вибрированию после заливки в сосуд. Через 1,5 ч отстаивания отделившуюся воду собирали и взвешивали. Водоотделение подсчитывали как отношение количества отделившейся воды к объему теста в сосуде и принимали как среднее из двух одновременно изготовленных близнецов. Точность определения водоотделения составила 11 %. Составы и свойства цементов представлены в таблице.
На рис. I приведены зависимости водоотделения цементного теста от В/Ц. Обработка этих результатов по отношению к относительному водоцементному отношению ( -П7) показывает HI (рис. 2), что предельное В/Ц, характеризующее границу расслоения теста на столь различных по составу цементах, составляет 1.65НГ, что подтверждает известные данные.
Особый интерес представляют данные по остаточному В/Ц, получаемому в тесте после его отстаивания (рис. 3). В большинстве случаев оно превышает 1.65НГ, что свидетельствует об увеличении водоудерживающей способности теста, приготовленного с большими значениями В/Ц.
В растворной или бетонной смеси с В/Ц, превышающим 1.65НГ, водоотделение может быть как внешним, так и внутренним. Ранее была предложена методика определения водопотребности песка путем сравнения внешнего водоотделения цементного теста и раствора, имеющих одинаковое В/Ц. При отсутствии внешнего водоотделеиия (что обязательно при подборе состава) вся отделившаяся вода иммобилизуется частицами заполнителя. Часть воды идет на адсорбционное смачивание поверхности заполнителя и не влияет на реологические свойства цементного теста [5]. Другая — образуется непосредственно в результате водоотделеиия. В этом случае подразумевается не водопотребность заполнителя, а его водозадеживающая способность р. Уравнение состояния бетонной смеси при этом будет иметь вид
При традиционной схеме приготовления бетонной смеси (всухую перемешанные компоненты одновременно затворяются водой, а заполнитель часто используют влажный) процесс перераспределения воды затворения между поверхностью цемента и заполнителя можно считать кратковременным, протекающим на стадии приготовления и кладки бетонной смеси. По этой причине на начальном этапе существования бетонной смеси (до формования), на котором производят все необходимые реологические измерения, истинное В/Ц смеси следует определять путем уменьшения В/Ц-затворения на величину адсорбции воды заполнителем
Введение в равенство (2) Вест вызвано тем, что даже при проведении лабораторных работ по приготовлению бетона используют заполнители с некоторой естественной апажностью, которая может быть соизмерима с Вад.
Таким образом, истинное В/Ц цементного теста в бетонной смеси и цементного камня в затвердевшем бетоне может различаться, что необходимо учитывать при построении моделей и анализе свойств бетона.
Выводы
Истинное В/Ц и водопотребность заполнителей,. определяемые по методикам [1], относительны и неадекватны характеристикам структуры бетонной смеси и затвердевшего бетона.
Изучение водоотделения цементного теста показало возможность превышения водоудерживающей способности цементного теста границы его расслоения (1,65НГ). Истинное В/Ц бетона определяется протеканием таких процессов, как адсорбционное отвлечение воды заполнителем и водоотделение цементного теста.
Бетон и железобетон, 1991