Обеспечение высокого качества бетонных и железобетонных изделий и конструкций требует проведения целого комплекса мероприятий по: а) правильному подбору состава, обеспечивающего заданные технологические и физико-механические свойства бетонных смесей и бетонов; б) надлежащей организации работ; в) применению обоснованной технологии приготовления, транспортирования, укладки бетонных смесей и ухода за бетонами.
Получить бетоны с заранее заданными структурой, свойствами и качественными показателями можно следующими путями: 1) разработкой новых вяжущих и заполнителей; 2) производством добавок из серийно производимого сырья; 3) синтезом новых органических и неорганических модифицирующих добавок.
Одним из путей производства технологичных бетонных смесей и бетонов состоит в использовании пластификаторов, уменьшающих вязкость, увеличивающих подвижность и снижающих водосодержание смесей.
Пластификаторы, в соответствии с существующими в современной бетонной науке представлениями, должны представлять собой продукты, уменьшающие межмолекулярное взаимодействие в бетонных смесях.
По своей природе суперпластификаторы разделяют на четыре группы: I – сульфированные меламиноформальдегидные смолы, II — продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, III – модифицированные (очищенные и не содержащие сахаров) лигносульфонаты, IV – добавки на основе модифицированных поликарбоксилатов и некоторые другие.
В качестве пластифицирующих добавок широко используются продукты на основе производных нафталина, формальдегида, триметилолмеламина, оксикарбоновых кислот, ароматических углеводородов, меламиноформальдегидных и карбамидных смол, простых и сложных эфиров целлюлозы, высших жирных спиртов, дикарбоновых кислот, сульфоната меламина, полиэтиленгликоля, сополимеров акрилового ряда, полисопряженных полимерных фенолов, карбоксилатов и другие.
Необходимо отметить, что использование традиционных пластификаторов влечет за собой приобретение бетонными смесями нового свойства – повышенного содержания газовых включений.
Существует общее убеждение, что увеличение содержания воздуха, сопровождающееся снижением плотности пластифицированных бетонных смесей, по сравнению с непластифицированными бетонными смесями того же состава, происходит за счет воздухововлечения – захвата атмосферного воздуха при перемешивании.
Это не совсем так. Действительно, некоторое количество атмосферного воздуха захватывается бетонными смесями при перемешивании в бетоносмесителях.
Однако, основное повышение содержания газовой фазы в пластифицированных бетонных смесях происходит при снижении прочности (увеличении хрупкости) бетонных смесей за счет уменьшения межмолекулярного взаимодействия, приводящего к локальным разрывам бетонных смесей и сопровождается скачкообразным уменьшением парциального давления водяного пара в образовавшихся полостях с образованием газовых включений.
Существующие пластификаторы, суперпластификаторы и гиперпластификаторы, основным отличием которых друг от друга является не химическая природа, а способность последних снижать вязкость бетонной смеси при очень малой концентрации в бетонных смесях, на самом деле являются не пластификаторами, а поверхностно-активными веществами (ПАВ) – диспергаторами (разжижителями); термин «разжижающая примесь» используется во всем мире много лет.
Например, американский стандарт ASTM C 494, например, разделяет разжижающие примеси на несколько типов: Тип A, Разжижающая; Тип D, Разжижающая и замедляющая; Тип E, Разжижающая и ускоряющая; Тип F, Разжижающая, высокоэффективная; Тип G, Разжижающая, высокоэффективная и замедляющая.
Даже не вдаваясь в рассуждения о том, что же в физико-химическом отношении представляет собой процесс пластификации, можно утверждать, что все без исключения, представленные на отечественном строительном рынке добавки, называемые пластификаторами, суперпластификаторами и гиперпластификаторами, не являются таковыми по своей физико-химической природе, а являются по сути диспергаторами.
С точки зрения реологии и физической химии пластификаторами являются вещества, которые переводят систему из вязко-упругого состояния в вязко-пластичное.
Странно, но производители добавок и бетонщики не обращают внимания на факт уменьшения внутренней энергии системы и количества вещества в единице объема, что приводит к уменьшению плотности бетонной смеси и бетона.
А ведь известно, что снижение плотности бетона на 1% приводит к уменьшению прочности на 3-5% (т.е. в случае обычного 5%-ного воздухововлечения – на 15-25%), что для бетона, являющегося конструкционным материалом, основной характеристикой которого является именно прочность, ее снижение за счет используемого сегодня приема пластификации, основанного на ослаблении межмолекулярного взаимодействия, просто недопустимо.
Поэтому сегодня, энергетическое обеднение бетонной смеси при приготовлении, затем преодолевается дополнительным внесением энергии в систему извне - вибрацией, вновь увеличивающей межмолекулярное взаимодействие и повышающей плотность бетонной смеси с получением плотного и прочного бетона.
С использованием современного научно-практического опыта и на основе теоретических и экспериментальных изысканий:
- на основе новых научных подходов разработана новая концепция конденсационной пластификации бетонных смесей;
- созданы рецептуры суперпластификаторов, содержащие химически-активные кластеры, изменяющие на квазиатомном уровне структуру бетонных смесей, уплотняющие бетонные смеси и повышающие прочность бетона;
- организовано серийное промышленное производство суперпластификаторов «ДОК ПЛАСТ» и «ДОК ПЛАСТ Профи».
В основу концепции конденсационной пластификации положены классические физико-химические представления об устойчивом равновесии молекул в постоянно деформируемом веществе (теле) и определены способы сохранения достигнутого равновесия после снятия напряжений растяжения, сжатия и сдвига.
Новая концепция позволила преодолеть классический стереотип мышления, заключающийся в том, что пластификация бетонной смеси при ее переделе в изделия и конструкции диктует необходимость обязательного вибрационного уплотнения при производстве изделий и конструкций.
Согласно новой концепции, суть эффективной пластификации заключается:
не в снижении вязкости бетонных смесей за счет уменьшения межмолекулярного взаимодействия – разжижения (разуплотнения), как при использовании традиционных пластификаторов на основе лигносульфонатов, меламиновых смол и карбоксилатов,
а в повышении плотности (конденсации вещества) и увеличении механической прочности - придании тиксотропности бетонным смесям (способности самопроизвольного восстановления прочности после снятия разрушающего напряжения) путем создания в них максимальных нормальных внутренних напряжений сжатия с одновременной минимизацией тангенциальных (касательных) внутренних напряжений.
Необходимо отметить, что большинство пластифицирующих добавок неблагополучны в части воздействия на организм человека и окружающую среду и также могут снижать долговечность строительных конструкций.
Так, добавка С-3 (лигносульфонат нафталина) и ей подобные, содержат опасные в биологическом отношении фенол, формальдегид и производные нафталина. Недостатком добавки С-3 является также содержание в нем 6-10% сульфата натрия Na2SO4 - активного высолообразующего агента, являющегося причиной появления стойких высолов на поверхности бетона, бетонных изделий и кладочного раствора и который даже при малых концентрациях может способствовать возникновению сульфатной коррозии бетона.
Суперпластификаторы «ДОК ПЛАСТ» и «ДОК ПЛАСТ Концентрат» представляют собой готовые к применению составы на основе водных наноразмермерных органо-неорганических комплексов.
С точки зрения реологии и физической химии эти материалы являются веществами, которые переводят систему из вязко-упругого состояния в вязко-пластичное (без внесения в систему вязко-эластической компоненты, которая может придавать твердым бетонам повышенную склонность к ползучести в процессе эксплуатации строительных конструкций).
Суперпластификаторы не вызывают коррозии арматуры, пожаробезопасны, не имеет раздражающего запаха и не содержат сульфатов, фенола, формальдегида и нафталина, тяжелых металлов и не оказывают вредного воздействия на человека и окружающую среду и разрешены для производства бетонов в строительстве, в том числе предприятий пищевой промышленности, бассейнов, резервуаров с питьевой водой.
Достоинством суперпластификаторов является их способность исключить поры и раковины на поверхности бетонных изделий и конструкций и исключить высолы на бетоне, кирпиче и кладочном растворе.
Суперпластификаторы:
- повышают пластичность бетонных смесей;
- снижают или полностью исключают растворо- и водоотделение бетонных смесей;
- повышают прочность бетонов нормального твердения или с тепло-влажностной обработкой на 20% и более.
Материалы сертифицированы в ГОСТ Р на соответствие ГОСТ 24211-2003 и ТУ 2499-001-97320390-06.
Расход «ДОК ПЛАСТ» составляет 1 л на 1 м³ бетонной смеси и его удобнее использовать на растворо-бетонных заводах РБЗ, заводах ЖБИ и ЖБК и строительных площадках в условиях многоэтажного, малоэтажного и частного строительства.
Расход «ДОК ПЛАСТ Концентрат» очень мал - 1 л на 5 м³ бетонной смеси и идеально подходит для производства товарного бетона для монолитного бетонирования на РБЗ и заводах ЖБИ и ЖБК, в т.ч. в условиях производства, не оснащенного оборудованием для точного дозирования компонентов бетонных смесей.