Устойчивость газовой фазы и структура поризованного бетона

Исследования зависимости устойчивости пены в системах вода+ПАВ и вода+ПАВ +цемент от концент­рации при разных температурах водных растворов ПАВ показали, что величина оптимальной концентрации водного раствора ПАВ Пеностром, при которой обеспе­чивается наибольшая устойчивость пены, соответствует величине критической концентрации мицеллообразования раствора и составляет 0,15%. При ККМ в водном растворе завершается формирование адсорбционного слоя с максимальной механической прочностью. Сни­жение пенообразующей способности раствора при дальнейшем увеличении концентрации ПАВ (выше 0,15%) может быть связано с уменьшением скорости диффузии молекул в поверхностный слой.

Изучение влияния температуры на пенообразующую способность ПАВ показало, что наиболее высокая устойчивость пены достигается при температуре раст­вора ПАВ Пеностром, равной 5°С. Снижение устойчи­вости пены при повышении температуры раствора вы­ше 45°С может быть обусловлено, усилением тепловых колебаний адсорбированных молекул, ослабляющих механическую прочность поверхностного слоя, образо­ванного молекулами пенообразователя. При этом зна­чительно снижается вязкость пенообразующего раство­ра, что подтверждает высказанные предположения. По­этому для получения устойчивых пенных систем повы­шать температуру водных растворов ПАВ выше 20°С не рекомендуется.

Таким образом, максимальная устойчивость пены наблюдается в водных растворах ПАВ Пеностром с на­сыщенным адсорбционным слоем, образующимся при концентрациях растворов, соответствующих их ККМ. Поэтому для получения устойчивой пенной системы вода+ПАВ достаточно 0,15% водного раствора, а полу­чение устойчивой пенной системы вода+ПАВ+цемент с учетом хемосорбции ПАВ на поверхности цементных частиц будет обеспечиваться при концентрации возду- хововлекающей добавки в растворе, равной 0,35%.

Использование в бетонных смесях водных растворов ПАВ с концентрациями, равными ККМв+ПАв+ц. позволит получать в них большее количество воздухововлеченных пор. Наиболее низкую плотность независимо от величи­ны В/Ц имеют поризуемые бетонные смеси с пенными системами, обладающими наибольшей устойчивостью. При неоптимальных значениях концентрации водных растворов ПАВ (на 10% больше или меньше ККМв+ПАв+ц) устойчивость пенной системы вода+ПАВ+цемент сни­жается, а плотность поризуемой бетонной смеси увели­чивается. Уменьшение концентрации водных растворов ПАВ приводит при различных соотношениях В/Ц к уве­личению плотности поризуемой бетонной смеси на 8—10%. При увеличении концентрации водного раствора ПАВ средняя плотность поризованной бетонной смеси изменяется несущественно (увеличивается при различ­ных отношениях В/Ц на 2—3%).

Изучено распределение содержания пор в бетонных образцах при значениях В/Ц (0,45±0,05) и концентра­ции водных растворов ПАВ (0,35±0,05%).

Анализ показывает, что при максимальной устойчи­вости газовой фазы (при С=0,35% и

оптимальном отно­шении В/Ц=0,45) в бетонной системе вода+ПАВ+це- мент+песок наблюдается максимальное количество пор (до 80%) мелких (0—0,2 мм) и средних размеров (0,2—0,4 мм) (рис. 2). При этом наблюдается близкое совпадение распределений воздушных пузырьков пен­ной системы вода+ПАВ и содержания пор в бетонной системе. То есть получение поризованных бетонов наи­более низкой плотности обеспечивается благодаря со­хранению и структурированию воздушных пузырьков газовой фазы в бетонной смеси. При неоптимальных значениях В/Ц и концентрациях водных растворов ПАВ наблюдается перераспределение пор в сторону уменьшения количества мелких пор и увеличения ко­личества средних и крупных пор.

Увеличение в поризованном бетоне количества пор с размерами 0—0,2 мм при повышении В/Ц - отношения от 0,4 до 0,45 происходит, по нашему мнению, за счет увеличения подвижности бетонной смеси. Одна­ко при дальнейшем увеличении В/Ц с 0,45 до 0,5 в структуре поризованного бетона увеличивается коли­чество крупных пор с размерами 0,5—0,8 мм. Поэтому для сохранения в структуре бетона мелких полимо­дальных пор повышать В/Ц выше 0,5 представляется нецелесообразным.