Около 5–8 % цемента перерасходуется из-за плохого состояния составляющих компонентов смеси. С учетом условий стройплощадки завышение расхода цемента приводит к значительному перерасходу материалов и, как следствие, удорожанию строительства.
Общее развитие науки о бетонах позволяет, в известной мере, управлять свойствами этих материалов с позиций ресурсо- и энергосбережения, обеспечения высокого качества готовой продукции, создания высоко автоматизированных технологических линий приготовления бетонной смеси, и поэтому остается одним из актуальных направлений исследований в технологии строительного производства.
Развитие монолитного строительства требует на 35–40 % меньше капитальных вложений, чем развитие предприятий по производству сборных конструкций.
Основными причинами, сдерживающими развитие монолитного строительства, являются следующие: низкая степень индустриализации по сравнению с полносборным строительством, слабая производственная база, невысокий уровень организации строительных работ и технологических процессов возведения монолитных конструкций.
Долгое время понятие «индустриализация строительства» отождествлялось с понятием «сборность», что привело к развитию строительства из сборных железобетонных конструкций и к значительному отставанию в разработке и применении индустриальных методов возведения зданий из монолитного бетона.
Растущий интерес к использованию монолитного бетона и железобетона требует решения важных задач по повышению эффективности монолитного строительства.
За последние годы выполнен ряд исследований, в результате которых наметились значительные сдвиги в повышении уровня организации и технологии возведения монолитных зданий и сооружений, в том числе в области совершенствования технологии приготовления бетонной смеси.
Одним из направлений в области совершенствования этой технологии является активация сырьевых компонентов, в частности воды затворения. Имеющийся на сегодня парк бетоносмесительных установок, выпускаемых нашей промышленностью, может быть дополнен узлами, совершенствующими технологический процесс приготовления смеси за счет использования опыта исследований по активации сырьевых компонентов.
Существующие методы активации практически не требуют изменения основного технологического процесса приготовления бетонной смеси, однако существенно способствуют улучшению ее физико-механических (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость), технологических (удобоукладываемость, перекачиваемость) и эксплуатационных свойств, а также позволяют управлять процессом твердения и снижать расход цемента. Таким образом, при сравнительно небольшом удорожании бетонных смесей существенно повышается эффективность использования бетонов.
Приготовление строительной смеси – важнейший технологический этап в комплексе бетонных работ. В процессе приготовления формируется потенциальный уровень характеристик качества бетона, который не может быть повышен на последующих технологических переделах.
Формирование свойств бетонной смеси начинается с ее приготовления и продолжается при транспортировании, укладке, уплотнении и твердении. Эти операции во многом определяют качество бетона в конструкциях, его эксплуатационные характеристики.
Технология приготовления строительных смесей (цементной, растворной и бетонной) с использованием воды затворения, предварительно обработанной электрическим полем, позволяет уменьшить влияние негативных факторов, повысить эффективность и интенсивность технологического процесса приготовления смесей и получения бетонов и растворов с улучшенными свойствами (повышение качества и прочности, подвижности смеси, морозостойкости, снижения сроков распалубки конструкций и др.).
Использование методов активации компонентов смеси электрическим полем в технологии приготовления бетонной смеси влияет как на процессы коагуляции, структуро- и гидратообразования, так и на возникновение конденсационно-кристаллизационной структуры цементного камня, которая образуется за счет непосредственного химического взаимодействия частиц с образованием жесткой объемной структуры.
Недостатком известных способов является большие энергозатраты на реализацию способа изготовления бетона и обеспечение прочности бетона в ранние сроки твердения на морозе. В современной технологии цементных бетонов такой очевидный путь повышения прочности гидратированных вяжущих и эффективности бетонов за счет ускорения гидратации, как увеличение тонкости помола цемента от традиционного уровня по удельной поверхности 3000–3500 см2/г до 4500–6000 см2/г, оценивается сегодня как не всегда оправданный по технико-экономическим соображениям из-за значительного снижения производительности помольного оборудования, повышения энергозатрат и стоимости цемента.
Наиболее экономический целесообразным и технический осуществимым в технологии бетона является применение микровспененной воды в качестве воды затворения.
Микровспененная вода может быть получена кавитацией, создаваемой различными устройствами – ультразвуком, вибрацией, центробежным раскручиванием и пр.
Кавитацию также можно создавать ультразвуком, разрядом конденсаторов в воде (по Юткину), гидравлическим ударом, микровзрывам и. различными резонансными технологиями, волновыми генераторами.
Микровспененная вода за счет своего атомного строения имеет большую проницаемость и растворяющие свойства. За счет увеличения угла смачиваемости цемента при применении микровспененной воды. полнее проходит реакция гидратации ее.
Гидратация цемента создает жесткую, неоднородную микроструктуру. Интенсивность набора прочности бетона на экспериментальной воде возрастает более интенсивно в начальные сроки, что очень важно для зимнего бетонирования. А за счет микропористой структуры бетона уменьшаются деструктивные процессы от расширения замерзающей воды в бетоне.