Химия движения: почему бетон не твердеет в процессе транспортировки

Бетон — это один из самых востребованных строительных материалов. Несмотря на то, что в последние годы было разработано множество новых материалов, ни один из них не смог его полностью заменить. Технология производства бетона достаточно проста и понятна. Стандартный состав бетонной смеси включает в себя четыре основных компонента: цемент, песок, щебень и воду, которые смешиваются в определённых пропорциях. Главной характеристикой бетона является его способность быстро застывать и превращаться в прочный материал, поэтому он незаменим в строительстве зданий, мостов, тоннелей и других сооружений. Но транспортировка готового бетона на большие расстояния — довольно сложная задача, и для этого используются специальные машины — бетономешалки. Как удаётся сохранить раствор в жидком состоянии в этих машинах, или же всё равно он в них застывает? Давайте подробнее рассмотрим этот вопрос.

Когда бетон замешивается, важно, чтобы готовая смесь не застыла до момента её доставки на строительный объект. Основным компонентом бетона является цемент — однородная порошкообразная смесь серого цвета. В состав цемента входит известняк, который, взаимодействуя с водой, кристаллизуется и затвердевает. Одним из распространённых заблуждений является мнение, что если добавить побольше воды, то бетонный раствор легче перевезти и с ним будет удобнее работать. На самом деле, это не так. Избыток воды в бетонной смеси снизит качество материала. Ведь вода нужна только для связки с цементом (гидратации), чтобы формировалась прочная бетонная структура. Лишняя вода будет только испаряться, и в конструкции из бетона появятся трещины.

Процесс затвердевания бетона (полимеризация) состоит из двух основных этапов. Первый этап — это схватывание, когда на поверхности бетонной смеси образуется корка. В среднем это длится примерно шесть часов. Второй этап — это затвердевание, который начинается после того, как цемент вступает в химическую реакцию с водой (гидратацию). В результате жидкая консистенция превращается в твёрдый камень. Для полного затвердения бетона может потребоваться до 60 суток.

Все вышеуказанные процессы также протекают внутри барабана бетономешалки. Но из-за постоянного перемешивания компонентов полимеризация задерживается. Правда, отверждение полностью не прекращается, так как реакция между водой и цементом уже началась. Если раствор остаётся в бетономешалке более 1,5 часов, он теряет примерно треть своей подвижности. Поэтому доставка бетона должна быть, как можно, оперативной.

Для замедления застывания смеси в барабане машины используют специальные добавки — химические присадки. К таким относятся, например, декстрин, крахмал, НТФ (нитролтриметилфосфоновая кислота), ЛСТ (лигносульфонат технический) и др. Также бетонная смесь подвержена расслаиванию во время транспортировки. Это связано с тем, что компоненты смеси имеют разную плотность. Чтобы избежать такой проблемы, в бетонную смесь добавляют стабилизаторы, которые помогают уменьшить водо- и раствороотделение, например, ПОЭ (полиоксиэтилен), гиперпластификатор или метилцеллюлозу. Бетономешалка в сочетании с добавками тормозит время застывания раствора на 2-3 часа. Это особенно актуально при перевозке бетона на строительный объект. Процесс гидратации будет протекать медленнее, но со временем смесь всё равно затвердеет, даже внутри бетономешалки.

Если бетон застыл в бетономешалке, что делают? Обычно этого не допускают, но остатки всё равно нужно очищать. По пути назад в барабан заливают воду (иногда смесь щебня с водой). Затем очищают до конца. Барабан моют гидроструйным методом — струёй воды под высоким давлением. Используются также различные растворители бетона, в том числе и экологичные. Ну, а если несколько кубов всё же застыло? То тут только отбивать, например, с помощью компрессора с бетоноломом. Правда, это займёт уйму времени, где-то целый день.

Спасибо за прочтение.