Введение. Бетон является одним из наиболее широко используемых материалов в области промышленного и гражданского строительства во всем мире [1–3]. С развитием аддитивных технологий вновь появился интерес к применению бетона на основе гипсоцементно-пуццолановых вяжущих (ГЦПВ) которые позволяют в значительной степени снизить стоимость готовой продукции и соответственно повысить ее конкурентоспособность [4]. При этом, необходимо отметить и отрицательный факт – меньшую долговечность ГЦПВ-бетонов в сравнении с цементными.Как известно, ключевыми параметрами, определяющими долговечность, являются водонепроницаемость и водостойкость [5]. Для повышения этих показателей применяют: минеральные наполнители с пуццолановым эффектом [6-8], пластифицирующие добавки [9–12], гидрофобизирующие добавки [13, 14], кристаллизационные добавки [15] и др.В работах [16, 17] показано влияние поровой структуры на долговечность бетона. Установлено, что поры диаметром менее 20 нм не влияют на прочность бетона, отрицательное влияние начинается с пор размером от 50 до 200 нм, а поры более 200 нм значительно сокращают срок службы бетона.Авторы [18, 19] установили, что при увеличении содержания воздуха на 1% прочность на сжатие снижается на 4–6%, также отмечается прямая зависимость скорости карбонизации от увеличения воздухововлечения. Авторы [20, 21] отмечают, что поликарбоксилатные суперпластификаторы кроме повышения водоредуцирующих свойств приводят к повышению воздухововлечения, что негативно может отразится на высокопрочных бетонах. Одним из известных способов управления поровой структурой бетона является применение антивспенивающих добавок [22]. Антивспенивающая добавка (АД) – снижать поверхностное натяжение воды, раствора, суспензии и т. д., что эффективно предотвращает образование пены и уменьшает или устраняет исходную пену [23]. По действию АД на механизм разрушения пены можно разделить на две категории: быстрые и медленные. АД с медленным эффектом – представляют собой масла, которые проникают в пленку пены [24]. Эффективны АД в самоуплотняющемся бетоне, которые приводят к уменьшению размера пор и положительно влияют на его реологию [25, 26]. Таким образом, понимание поровой структуры бетонов не только способствует разработке более эффективных строительных материалов, но также позволяет оптимизировать процессы производства и улучшить экологические характеристики бетонных конструкций [17]. Однако, в литературе мало информации о влиянии антивспенивающих добавок на свойства ГЦПВ-бетонов.Исходя из этого, в данной работе исследовано влияние трех видов антивспенивающих добавок с разным механизмом действия на свойства бетонной смеси на основе ГЦПВ: подвижность, воздухововлечение и плотность, а также свойства ГЦПВ-бетона – прочность и коэффициент размягчения.Материалы и методы. Для приготовления ГЦПВ использовали гипсовое и цементное вяжущие, а также два вида пуццолановых минеральных добавок (природный цеолит и микрокремнезем): гипсовое вяжущее (ГВ) марки Г-5 производства ООО «Develop a nation» (Республика Йемен), соответствующего требованиям стандарта EN 13279-1:2008, а физико-механические свойства, которого представлены в табл. 1;цементное вяжущее – портландцемент (ПЦ) марки ЦЕМ I 42,5Н «Amran cement» (Республика Йемен), удовлетворяющий стандарту ASTM C 150 – TYPE 1, минеральный состав по паспорту качества представлен в табл. 2, а его физико-механические свойства – табл. 3. Таблица 1Физико-механические свойства гипсового вяжущего№Наименование показателяЕд. изм.Значение показателя1Тонкость помола, остаток на сите № 02%4,52Нормальная густота%553Сроки схватывания:- начало- конецмин. 612 4Предел прочности при изгибе:- через 2 часа- в высушенном до постоянной массы состоянииМПа 2,95,5 5Предел прочности при сжатии:- через 2 часа- в высушенном до постоянной массы состоянииМПа 5,3513,86Коэффициент размягчения-0,31 Таблица 2 Минералогический состав портландцементаНаименование цементаМинеральный состав клинкера,%C3SC2SC3AC4AF«Amran cement» (ЦЕМ I 42,5Н)53,820,96,412,04Таблица 3 Физико-механические свойства портландцемента№Наименование показателяЕд. изм.Значение показателя1Истинная плотностьг/см33,02Насыпная плотностьг/см31,253Нормальная густота%27–284Сроки схватывания цементного теста:- начало- конецчас-мин 2–553–405Тонкость помола (проход через сит с сеткой № 008)%946Предел прочности в возрасте 28 суток:- при сжатии- при изгибеМПа 48,57,07Прочность при сжатии после пропариванияМПа38,48Равномерность изменения объема-выдерживает микрокремнезем (МК) взят с Саудовского металлургического комбината «BUILMIX». Он представляет собой порошок с частицами сферической формы размером 0,01–0,1 мкм, имеющий удельную поверхностью 38000 см2/г (по методу воздухопроцаемости) и пуццолановую активность - 1210 мг/г. природный цеолит (ЦЕО) представлял собой мелкозернистый материал светло-зеленого цвета с наибольшим размером фракции 1 мм. Он выпускается предприятием «Yemen zeolite» в г. Сана Республика Йемен. Перед применением цеолит высушивали до постоянной массы и измельчали до порошкообразного состояния с удельной поверхностью 6500 см2/г (по методу воздухопроницаемости). Его пуццолановая активность по поглощению СаО из насыщенного известкового раствора составила 815 мг/г. Химические составы  ПЦ, МК и ЦЕО и цемента представлены в табл. 41 Таблица 4 Химический состав цемента и АМД входящих в составе ГЦПВНазвание веществаКоличество, %SiO2СаОMgOFe2O3Na2OА12O3K2OTiO2MnOSO3ПЦ20,5963,52,943,77–4,96–––1,96МК94.490,50,620,10,090,070,7–––ЦЕО71,30,890,433,440,9911,122,690,220,02– Соотношение компонентов ГЦПВ – гипс: портландцемент: микрокремнезем: цеолит природный = 60:25:10:5 масс. ч.Для приготовления ГЦПВ-бетона в качестве заполнителя использовали фракционированный песок оптимального состава, подобранный в соответствии с рекомендациями [27]. Соотношение ГЦП-вяжущего к песку (П) принято 1:2. Физические свойства песка представлены в табл. 5. В качестве суперпластификатора использовали «Master Glenium 112» производства Master Builders Solutions «MBCC-GROUP» (Германия) с оптимальной дозировкой 1,5 % от массы ГЦПВ, оптимальное количество определено в работе [10].Для выявления общих закономерностей исследованы три вида АД, основные свойства которых представлены в табл.6, химическое строение – на рис.1. Таблица 5 Показатели фракционированного пескаСодержание фракций, %Насыпнаяплотность,кг/м3Пустотность,%2,5–1,25 мм1,25–0,63 мм0,63–0,315 мм0,315–0,16 мм< 0,16 мм7015555166536,4Таблица 6 Основные показатели эффективности АДМаркировка АДшифрОснова АДЦветСодержание твердого веществарНСовместимость с водным раствором СППлотность, (г/мл)E-302/E-303/E-304АД1минеральное масложёлтый-5–8Не растворяется 0,98AFV-3130АД2на основе жирных спиртовБелый эмульсия306–7Слабое растворение0,9~1,1XJY-8205D АД3силикон, модифицированный полиэфиромБелый порошок>98.56–8Хорошее растворение2,5 Рис. 1. Структура АД разного типа  Методы испытания. В работе использовались стандартные методики для определения:подвижности - по ГОСТ 23789-2018 с использованием прибора Суттарда;содержания воздуха в смеси ГЦПВ определяли прибором LC-615A (Sanyo, Япония) в соответствии с ГОСТ 10181-2014.прочности при сжатии ГЦПВ-бетона по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам» на образцах 150*150*150 мм водостойкости ГЦПВ-бетона оценивали по коэффициенту размягчения через 24 ч; при обработке структуры пор ГЦПВ-бетона использовался метод Фролкина О.А. [28] и программное обеспечение NI Vision Assistant LabVIEW по схеме рис.2. Рис. 2 Схема анализа изображений ГЦПВ-бетона по [28].  Механизм действия АД. АД можно разделить на две категории: быстрые и медленные. АД в зависимости от механизма разрушения пены: медленные АД часто представляют собой масла, которые разрушают пену в течение более длительного периода времени, тогда как быстрые АД обычно представляют собой смешанные агенты, которые проникают в пленку пены. Механизм действия АД (рис. 3) выясняется следующим образом: действующие вещества добавки накапливаются вокруг газового пузыря, вытесняют молекулы ПАВ (а, б). В результате чего АД проникают в пенную пленку и происходит образование мостиков между двумя соседними пенными пленками (в), а толщина пленки ПАВ вокруг пузырьков воздуха уменьшается, при этом внутреннее давление воздушного пузыря использует внутреннее поверхностное натяжение между АД и пенной пленкой в качестве движущей силы, и часть АД расширяется (г). В результате чего пенная пленка разрывается или объединяются с другими, образуя более крупные пузырьки.   Рис. 3. Механизм действия АД Результаты и обсуждение. Первоначально было определено содержание воздуха в ГЦПВ-бетона с АД. Результаты содержания воздуха в ГЦПВ-бетона представлены на рис. 4.  Рис. 4. Влияние пеногасителей на воздухововлечение мелкозернистого ГЦПВ-бетона  Из рис. 4 видно, что максимальное снижение воздухововлечения происходит при введении АД3 на основе модифицированного полиэфиром силикона. При введении 0,15% АД3 воздухововлечение снижается с 8,5% до 4,0 % (снижение на 53%). Наименее эффективный АД1 на основе минерального масла, при дозировке его 0,15% воздухововлечение уменьшается на 1%, относительно контрольного состава.Проведенные исследования влияние АД на сроки схватывания показали (табл.7), что наибольшим замедляющим эффектом обладает АД1, при его максимальной дозировке (0,15%) начало схватывания замедляется на 6,5 минут, а конец схватывания на 6 минут. При этом АД2 увеличивает время начала схватывания в 1.2-1,3 раза и отодвигает конец схватывания смеси в 1,1 – 1,3 раза по сравнению с бездобавочным составом. АД3 не влияет на сроки схватывания ГЦПВ. Результаты влияния АД на подвижность ГЦПВ-бетона представлены на рис. 5 и табл. 7. Таблица 7Влияние АД на свойства мелкозернистой ГЦПВ-смеси ШифрАДВид АДКол-во добавки, % от массы бетонаДиаметр расплывапо Суттарду, ммСроки схватывания, мин.Коэффициент размягчения, Крконтрольный018512,515,50,89АД1E-302/E-303/E-3040,0318512,515,50,880,0619013160,870,091851723,50,850,1218018230,840,1517518,5220,82АД2AFV-313000,0318512,515,50,900,0619513150,910,0920013,516,50,920,122051416,50,910,1519514170,89АД3XJY-8205D 0,0318513160,910,0619513,5160,930,0920512150,940,1221012,5150,920,152001316,50,9 Рис. 5.  Подвижность мелкозернистого ГЦПВ-бетона с добавками АД  Из рис. 5 видно, что максимальная подвижность достигается при средних концентрациях АД, точка экстремума у состава с АД1 при0,006 %, а у АД2 и АД3 – при 0,0 9%. При увеличении дозировок подвижность резко снижается до значений контрольного бездобавочного состава. Влияние АД на плотность в марочном возрасте показано на рис. 6.  Средняя плотность, кг/м3  Рис. 6. Плотность мелкозернистого ГЦПВ-бетона с добавками АД  По влиянию АД на плотность бетона расположились в ряду по возрастанию: АД1, АД2 и АД3 (maх увеличение плотности на 4% при дозировке 0,15 %). Прочностные характеристики представлены на рис.7, рис. 8 и коэффициент размягчения на рис. 9.Анализ рис. 7, 8 и 9 показал одинаковый характер влияния АД и на прочность при изгибе и сжатии и на коэффициент размягчения.АД1 (на основе минерального масла) оказывает негативное влияние на прочностные характеристики и на коэффициент размягчения. Максимальные прочностные характеристики получены при введении АД3, что согласуется с данными по плотности. При этом следует отметить, что при больших дозировках – АД2 и АД3 (0,15 %) происходит спад прочности. Максимальный прирост прочности при изгибе при дозировке 0,12 % для АД2 и АД3 составляет 19 и 34 %, соответственно.  Рис. 7. Прочность при изгибе мелкозернистого ГЦПВ-бетона с добавками АД   Рис.8. Прочность на сжатие мелкозернистого ГЦПВ-бетона с добавками АД  Рис. 9. Коэффициент размягчения мелкозернистого ГЦПВ-бетона с АД добавками  Максимальный прирост прочности при сжатии при дозировке 0,12% для АД2 и АД3 составляет 7 % и 15,2 %, соответственно.При дозировке 0,09 % АД2 и АД3 наблюдается максимальное значение коэффициента размягчения 0,92 и 0,94, соответственно. Обобщая полученные результаты, можно сделать вывод, что введение в состав ГЦПВ-смеси антивспенивающей добавки на основе силикона, модифицированного полиэфиром, позволяет получить наилучшие технологические и эксплуатационные характеристики, а именно: повысить подвижность на 13,5 %, плотность – на 2 %, прочность при сжатии - на 15 %, при изгибе - на 34 % и коэффициент размягчения – на 6 %.Рост характеристик ГЦПВ-бетона с АД добавками связываем с дисперсностью пор. Для установления характеристик пор бетона использована математическая программа «NI Vision Assistant LabVIEW», алгоритм которой позволяет обрабатывать исследуемые участки, считывая геометрию пор и производя их градацию по размерам. Результаты представленных в табл. 8 и на рис. 10. Таблица 8Характеристики пор ГЦПВ-бетона при введение различных АД  ШифрПлощадь обработанного изображения, мм2Количество пор в обработанных  изображенияхСредняя площадь пор, (мм2)Средний диаметр пор, ммОтношение пустот к площадипоперечного сеченияКонт.1631590,370,691,34АД116291010,220,531,36АД21638570,0750,310,26АД31635160,050,250,05  Как видно из табл. 8 и рис. 10, наибольшее количество пор (101 шт) имеет ГЦПВ-бетон с АД1 (рис. 10б) и средний размер пор – 0,53 мкм. При этом, полученные значения среднего диаметра пор на 30 % меньше контрольного без АД (рис. 10а). Минимальное влияние АД1 можно объяснить его механизмом действия – АД1 медленного действия и она не подходит для быстротвердеющих систем.Для смесей ГЦПВ-бетона с АД2 (рис. 10в), количество пор составляет 57 шт, а средней размер пор – 0,31 мкм и эти значения на 122,5 % меньшее контрольного состава. Наименьшее количество пор (16 шт) наблюдается у состава ГЦПВ-бетона с АД3 (рис. 10г) на основе силикона, модифицированного полиэфиром – средний размер пор 0,25 мкм, что на 176 % меньше по сравнению с контрольным.Таким образом, установлена прямая зависимость влияния количества и размер пор на прочностные характеристики ГЦПВ бетона.ВыводыМаксимальный эффект действия антивспенивающих добавок получен при их максимальных дозировках. Антивспенивающая добавка на основе силикона, модифицированного полиэфиром, позволяет снизить воздухововлечение ГЦПВ-смеси в два раза по сравнению с контрольным составом.Рекомендуемая дозировка добавки на основе силикона, модифицированного полиэфиром и добавки на основе жирных спиртов, составляет 0,06–0,09 % от массы ГЦПВ-бетона. При выборе антивспенивающих добавок необходимо учитывать их механизм действия. Установлено, что антивспенивающая добавка на основе минерального масла, относящаяся по механизму действия к категории «медленные» не подходит для ГЦПВ композиций.  Применение в состав ГЦПВ-смеси антивспенивающией добавки на основе силикона, модифицированного полиэфиром, улучшает их технологические и эксплуатационные характеристики, а именно: подвижность увеличилась на 13,5 %, повысились плотность на 2 %, прочность при сжатии – на 15 %, при изгибе – на 34 % и коэффициент размягчения на 6 % по сравнению с контрольным составом.Показано, что антивспенивающие добавки изменяют поровую структуру ГЦПВ-бетона. Так, антивспенивающие добавки на основе силикона, модифицированного полиэфиром и добавки на основе жирных спиртов, уменьшают общее количество пор и их размер, повышают физико-механические свойства бетона. Тогда как антивспенивающие добавки на основе минерального масла увеличивают общее количество пор в ГЦПВ-бетоне и приводят к снижению его физико-механические показателей. Рис. 10. Макроструктура ГЦПВ бетона: а – без АД; б – с АД1; в– с АД2; г– с АД3 Благодарность. Автор выражает благодарность руководству университета Саны, факультет гражданского строительства за возможность проведения исследования в лаборатории.