Регулирование содержания воды в бетонной смеси
Содержание воды оказывает существенное влияние на свойства бетонной смеси и, следовательно, на формирование структуры бетона. При наличии небольшого количества воды она взаимодействует с минеральными компонентами смеси и адсорбируется на поверхности зерен. Пленки такой воды, обладающие значительной вязкостью, эластичностью, прочностью на сдвиг и разрыв, достаточно прочно связываются с поверхностью твердых тел под действием сил молекулярной адгезии. В этой пленке вода находится в связанном состоянии и в данный момент ей присущи свойства твердого тела.
Увеличение влажности бетонной смеси сначала приводит к появлению диффузных слоев воды вокруг твердых частиц, а затем к разжижению этих частиц и образованию менисков в капиллярах. Вода в диффузном слое может перемещаться от одной частицы к другой под действием молекулярных сил, независимо от влияния силы тяжести. Это движение воды происходит от толстых водных оболочек к тонким до момента, пока молекулы воды не испытают одинаковое притяжение между частицами. Смесь с низким содержанием воды обладает способностью при очень интенсивном уплотнении производить бетон с наиболее плотной структурой.
Когда содержание воды в бетонной смеси превышает оптимальное, вода сначала впитывается в крупные капилляры и межзерновые пространства, а затем приобретает способность перемещаться под действием силы тяжести. Смесь с избытком свободной воды характеризуется наличием на ее поверхности некоторого отслоения твердых частиц и утолщенных оболочек воды. При этом она сохраняет достаточную мобильность и сохраняет необходимую связность и нерасслоенность.
Максимальное количество воды, при котором вода не отделяется от смеси, характеризуется ее водоудерживающей способностью. Это во многом зависит от водоудерживающей способности связующего и мелких добавок.
Если содержание воды в бетонной смеси превышает указанное значение, она начинает отделяться от смеси и расслаиваться. Водоотделение происходит, прежде всего, за счет различий в размерах и плотности отдельных компонентов бетонной смеси. При низкой вязкости цементно-песчаного раствора первыми оседают крупные зерна заполнителя, видимые невооруженным глазом, а затем более мелкие зерна крупного заполнителя и песка.
Избыточная, несвязанная вода, как самый легкий компонент смеси, вытесняется вверх и насыщает верхние слои, в результате чего снижается плотность, прочность и долговечность.
Процесс видимого водоотделения и расслоения бетонной смеси происходит достаточно быстро и замедляется лишь тогда, когда количество оставшейся воды соответствует водоудерживающей способности смеси. Далее идет процесс седиментации. Этот процесс связан с дальнейшим очень медленным и незаметным осаждением под действием силы тяжести мелких зерен песка, частиц цемента и мелкоизмельченных добавок. Поскольку выделившаяся вода является более легким компонентом смеси, она всегда поднимается вверх. На своем пути она обтекает зерна заполнителя, создавая целую сеть взаимосвязанных капиллярных каналов, которые значительно снижают прочность, плотность и водостойкость затвердевшего бетона. Кроме того, часть воды может скапливаться под зернами крупного заполнителя и под арматурными стержнями, создавая прослойки воды, которые приводят к уменьшению площади контакта цементного камня с заполнителем и арматурой, тем самым ухудшая сцепление между ними. . Интенсивность процесса седиментации можно снизить уменьшив объём воды, добавляемой в бетонную смесь.