В то же время, наряду с большим количеством данных о неэффективности МД обычной дисперсности в бетонах с высоким расходом цемента, имеются и результаты, согласно которым эффективность некоторых достаточно дисперсных зол при высоких расходах цемента даже повышается. Объяснений этому факту не найдено, можно лишь предполагать, что оно связано с диспергацией флоккул цемента зернами золы. Возможно, такую роль играют только мельчайшие из зерен золы. Их число в некоторых золах может быть достаточно велико, несмотря на небольшую массовую долю, так как при уменьшении размера зерен в 10 раз их количество при той же массе возрастает в 1000 раз.

   Пуццоланическая активность МД определяется в первую очередь присутствием в их составе аморфного кремнезема, который взаимодействует с Са(ОН)₂ с образованием высокодисперсных гидросиликатов кальция с повышенными вяжущими свойствами. Это способствует как увеличению прочности, так и уменьшению размеров пор, последнее снижает проницаемость бетона. Из рассматриваемых групп МД такой активностью обладают кислые золы ТЭС, представляющие собой преимущественно алюмосиликатное стекло с преобладанием силикатной составляющей.

   Золы отличаются поздним началом пуццолановой реакции (в среднем в 7-суточном возрасте) и медленным ее протеканием в течение первого месяца твердения. Основная ее часть приходится на возраст 30-90 дней, большая интенсивность твердения бетона с золой сохраняется при его достаточной влажности и в более поздние сроки. Наиболее полно этот эффект используется при возможности назначать стандартный возраст бетона более 28 суток. Но и в обычной ситуации он является полезным, т.к. обусловит и дополнительный запас прочности, и пониженную проницаемость, а следовательно повышенную долговечность такого бетона. Но при этом не должно происходить полного связывания Са(ОН)₂, что нарушило бы его пассивирующее действие на стальную арматуру. Поэтому количество золы, вводимой в бетон, ограничивается (ГОСТ 25818-91).

   Пуццоланический эффект проявляется во всем диапазоне расходов цемента. Являясь для зол до 28-дневного возраста небольшим, он не меняет отрицательной зависимости их микронаполняющего эффекта от расхода цемента, но суммируясь с ним, обеспечивает золам больший прочностной эффект по сравнению с инертными добавками.

   Водопотребность бетонных смесей при введении МД из плотных пород меняется незначительно, но золы могут оказывать на нее достаточно большое влияние. Грубодисперсные золы, как правило, имеют повышенную водопотребность вследствие неправильной формы крупных частиц и большего содержания несгоревшего топлива (пример приведен выше), тогда как высокодисперсные золы (сферические частицы, низкие ППП) пластифицируют бетонную смесь. В приведенных выше прочностных эффектах повышения дисперсности зол минимальные значения получены в работах немецких ученых, где золы испытывались при постоянном водосодержании смесей (например, 5%). При учете водопотребности зол эффект дисперсности возрастает. В исследовании бетона с 26 партиями английских зол разных электростанций, где водопотребность смесей снижалась до 15%, прочностной эффект увеличения дисперсности составил 20%.

   Эффективность МД в бетоне оценивают различными показателями: повышением прочности (при введении взамен песка), экономией цемента, коэффициентом эффективности (К_э). Последний представляется наиболее удобным для практики. Он численно равен экономии цемента при введении в бетон единицы массы МД. Так, К_э = 0,5 означает, что на каждый килограмм вводимой добавки при сохранении прочности расход цемента можно сократить на 0,5 кг.

   К сожалению, величина К_э зависит не только от характеристик МД, но и ее количества, расхода цемента, а для активных добавок - еще и возраста бетона. Но эти же недостатки имеют и другие показатели эффективности МД, т.к. все они основаны на прочностном эффекте, а именно он зависит от перечисленных факторов. Самым значительным из них, как уже было показано выше, является расход цемента.

   Для инертных добавок обычной дисперсности при учете расхода цемента наблюдаются достаточно устойчивые значения К_э. Данные для молотого песка приведены в таблице 2.

   Близкие к приведенным значения наблюдаются для молотого известняка. По видимому, эти данные могут служить ориентиром для оценки эффективности в бетоне инертных пылевидных материалов. Следует отметить, что имеются отдельные данные о повышенной эффективности ряда измельченных горных пород в цементных композициях, что объясняется, возможно, пуццоланической активностью их мельчайших зерен.

   Для зол Кэ имеют более высокие значения, при этом изменяются в широких пределах, что отражает значительные колебания свойств зол, влияющих на их прочностной эффект в бетоне. Обработка литературных данных по 12 отечественным и зарубежным золам показала, что 3/4 их имели К_э (в бетоне 28-суточного возраста) от 0,2 до 0,6, при этом наблюдалась тенденция его снижения с ростом расхода цемента. Существенно большие значения К_э некоторых зол по сравнению с инертными добавками объясняется не только пуццоланической активностью, но и снижением водо-потребности бетона при их повышенной дисперсности. Но для 3-х других зол с ростом расхода цемента наблюдалось резкое повышение К_э до аномальных величин порядка 1, не нашедшее достаточных объяснений. Приведенные данные свидетельствуют о целесообразности экспериментального испытания конкретных зол в бетонах с разным расходом цемента с дальнейшим расчетом К_э, либо прямым назначением составов бетона с золой по полученным прочностным результатам. Такой же подход может быть применен и для других минеральных добавок.

   Обсуждение и уточнение представлений о механизмах действия МД и их эффектах в зависимости от расхода цемента могут способствовать эффективному применению различных минеральных добавок в бетоне.

А.Г. ЗОТКИН, канд. техн. наук,  Иркутский государственный технический университет

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка цемента и газобетона можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок цемента в России» и «Рынок газобетона автоклавного и неавтоклавного способов твердения в России».