Модификаторы в строительной технологии (стр. 24 )

Таким образом, капиллярный подсос и водопоглощение гидрофобизированных растворов и бетонов зависят от вида и строения молекул ингредиентов, применяемых в составе гидрофобизирующей добавки. В перспективе для улучшения гидротехнических свойств бетона могут быть рекомендованы добавки веществ, близких по строению молекул к бесциклическим терпенам, к числу которых можно отнести камфоросодержащие продукты.

4. 3. 6 Коррозия бетона и стальной арматуры в гидрофобизированных цементных материалах

На развитие процессов коррозии значительное влияние оказывает агрессивность среды, микро - и макроструктура цементного камня, раствора и бетона, пористость и однородность структуры, вид пор (открытые и закрытые), их форма и размер, степень гидрофобизации поверхности пор и капилляров.

Именно гидрофобизация, по мнению и , оказывает сильное, а иногда и решающее влияние на интенсивность протекания многих процессов при контакте жидкостей с твердыми телами, в частности на вероятность образования зародышей кристаллов на поверхности твердого тела, и механизм образования и закрепления газовых и воздушных пузырьков на поверхности новообразований.

Известно, что высота подъема смачивающей жидкости в капилляре, описываемая уравнением Жюрена, существенно зависит от характера смачивания внутренней поверхности капилляра и его диаметра, т. е. чтобы получить коррозионностойкий бетон в условиях подсоса растворов солей высокой концентрации, необходимо создание благоприятной структуры камня с гидрофобизированной внутренней поверхностью пор и капилляров. Особенности поведения пропариваемых бетонов в условиях солевой агрессии изучены достаточно широко. В отличие от этого вида бетона, монолитный бетон находится в контакте с солевым раствором уже на стадии укладки бетонной смеси, когда идет активное формирование структуры бетона. Это могут быть монолитные конструкции фундаментов различного типа (буронабивные сваи, фундаменты под оборудование), сооружения, возводимые методом "стена в грунте" и другие.

При оценке влияния ПАВ на процессы коррозии в цементном камне применяются как малоизвестные методы исследования (дискретный анализ акустических импульсов, фотометрический анализ), так и общепринятые. Исследования проводятся после 28 суток твердения бетона в нормальных условиях или после его тепловлажностной обработки, т. е. после того срока, когда считается, что в основном структура бетона сформировалась. Исследована солестойкость цементно-песчаного раствора с гидрофобизирующими добавками [3, 5]. Для этого раствор состава цемент : песок 1:3 по массе при В/Ц = 0,5 после 28-суточного нормального твердения помещали в сетчатых мешках в 5% водный раствор сульфата натрия. Результаты исследований показывают, что цементно-песчаные растворы с гидрофобизирующими добавками в меньшей мере поглощают сульфат натрия. Причем цементно-песчаный раствор с добавкой С-3ТС почти в 1,5 раза медленнее поглощает сульфат натрия из водного раствора, чем с добавками КОД-С и ГПД. При тепловлажностной обработке цементные растворы с КОД-С и ГПД показывают практически одинаковую стойкость в растворе сульфата натрия.

По нашему мнению, лучшая стойкость цементных растворов с добавкой С-3ТС является следствием действия тиосульфата натрия как ускорителя твердения вяжущего, обеспечивающего интенсивное формирование гидрофобизированной структуры цементного камня.

Практический интерес представляют результаты опытов по определению солестойкости цементно-песчаных растворов в минерализованных грунтовых водах. Установлено, что растворы солей грунтовых вод оказывают более агрессивное действие (на 30-50%), чем только один сульфат натрия.

Результаты определения сульфатостойкости бетона с гидрофобизирующими добавками, твердевшего в нормальных условиях, приведены в таблице 23.

Таблица 23 – Стойкость бетона с гидрофобизирующими добавками в 5% растворе сульфата натрия

Добавка	Количество добавки, % от массы вяжущего	Осадка конуса, см	Прирост массы, %, в сроки испытаний, мес.:	Приме-чание
1	3	6	9	12
Без добавки	–	4	1,45	1,84	2,90	3,27	4,54	Сильные высолы
С-3ТС	2,8	22	0,94	1,02	1,12	1,38	1,57	Высолы слабо заметны
КОД-С	0,6	18	0,99	1,08	1,25	1,40	1,68	То же
КОМД-С	2,4	22	1,01	1,11	1,30	1,52	1,94	То же
ГПД	0,2	8	1,00	1,09	1,22	1,38	1,60	То же

В процессе испытания в течение года образцы-балочки размером 4x4x16 см из цементно-песчаного раствора взвешивали с интервалом один месяц, измеряли высоту высолов и определяли прирост массы от действия на цементный камень 5% водного раствора сульфата натрия (глубина погружения образцов – 5 см). Установлено, что бетон с гидрофобизирующими добавками имеет следы разрушения на высоте 6-7 см через 12 месяцев, в то время как бетон без добавок имеет разрушения поверхности и обнажение заполнителя уже через 6 месяцев. Кроме того, бетон с гидрофобизирующими добавками имеет высоту высолов через 12 месяцев в 1,5-2 раза ниже, чем контрольный образец бетона; при этом прирост массы образцов в сравнении с бетоном без добавки в 2-2,5 раза меньше. Высолы на гидрофобизированном бетоне слабо заметны и могут быть обнаружены лишь высотой капиллярного подъема воды в образцах по более темному цвету, в то время как образцы без добавки имеют ярко-белые высолы на поверхности бетона.

Противодействие гидрофобизированного бетона агрессии сульфатной среды, понашему мнению, связано не только с плотностью, особенностями капиллярно-пористой структуры и кинетикой диффузии агрессивного водного раствора, но и с подавлением роста кристаллов и их модифицированием, что существенно снижает кристаллизационное давление солей в порах материала, которое и приводит к разрушению строительных конструкций. При этом процесс сопровождается развитием ползучести цементного камня.

Долговечность железобетонных конструкций во многом зависит от способности бетона защищать стальную арматуру от коррозии. По данным , имеются случаи, когда бетон, будучи стойким к действию внешней агрессивной среды, терял свою несущую способность и разрушался из-за коррозии арматуры в течение 2-5 лет [71].

Коррозионная устойчивость металла обеспечивается защитным слоем бетона, имеющим в межпоровом пространстве рН жидкой фазы 12-12,5, что создает условия для торможения анодного процесса, т. е. пассивирует сталь.

Влияние гидрофобизирующих добавок на коррозию стальной арматуры в бетоне изучали [71] совместно с лабораторией коррозии бетона НИИЖБа в соответствии со стандартом СЭВ 4421-85 "Защита от коррозии в строительстве. Защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре. Электрохимический метод испытания". В эксперименте использован потенциостат П-5827М. Снятие анодных поляризационных кривых стальной арматуры в бетоне показало, что коррозионные процессы при затворении бетона дистиллированной водой, обыкновенной водой и с добавкой протекают с различной скоростью. Из рисунка 21 видно, что влияние добавок С-3ТС и "40-03" как ингибиторов коррозии арматурной стали в бетоне незначительное. Электрохимические исследования системы проводились относительно хлорсеребряного электрода сравнения. В связи с приведенными данными можно сделать вывод, что гидрофобизирующие добавки в бетоне не вызывают коррозию арматурной стали. Более того, гидрофобизирующий ингредиент добавок С-3ТС и "40-03" ГС оказывает слабое пассивирующее действие на арматуру в бетоне, что подтверждает правомерность адсорбционной теории ингибирования по и .

1 – без добавки; 2 – бетон с добавкой 2,8% С-3ТС; 3 – то же, 3,3 % С-3ТС; 4 – то же, 0,4% "40-03" ГС; 5 – то же, 0,5% "40-03" ГС

Рисунок 21 – Анодные поляризационные кривые стали

4. 3. 7 Усадка и набухание. Деформативные свойства бетона

Многократное чередование намокания и высыхания, как указывают , , и ряд других ученых, вызывает знакопеременные изменения объема бетона, что ослабляет его структуру, следствием чего является снижение долговечности железобетонных конструкций и сооружений.

Исследованиям усадки и набухания цементных материалов, в том числе имеющих в своем составе гидрофобизирующие добавки, посвящены фундаментальные работы, , и других исследователей. Установлена общая закономерность изменения усадочных деформаций во времени [5-9, 37]. При этом гидрофобно-пластифицирующие добавки уменьшают деформации усадки и набухания бетона, что является следствием как гидрофобизации капиллярно-пористой структуры цементного камня, так и модифицирования (диспергации) продуктов гидратации, приводящего к увеличению числа контактов между кристаллами.

Влияние гидрофобизирующих добавок на усадку монолитного бетона исследовали по методике НИИЖБа, в соответствии с которой готовили образцы-балочки размером 10x10x40 см. Затем их помещали в климатическую камеру с температурой 22 и 28°С. Усадочные деформации бетона фиксировали в возрасте 3, 7, 14 и 28 сут.

Результаты опытов показывают, что при прочих равных условиях усадка бетона без добавок в 1,5-2,0 раза больше, чем у бетонов с добавками С-3ТС и КОД-С (рисунок 22), что согласуется с данными, которые были получены , при исследовании цементных материалов с другими гидрофобизирующими добавками (ГПД, БЭ).