Главная / Про Бетон / Добавки в бетон и эффективность добавок

Добавки в бетон и эффективность добавок

Минеральные добавки характеризуются несколькими показателями, каждый из которых оказывает свое влияние на их эффекты в бетоне. Это в первую очередь дисперсность, пуццолановая активность и водопотребность, а для некоторых добавок и потери при прокаливании. Оценка добавок по этим их свойствам затруднительна, так как их величины сложно трансформировать в эффекты МД в бетоне. Большую информацию о качестве МД получают, испытывая их в смесях с известью или цементом, в том числе непосредственно в бетоне.

Старейшим методом оценки активных МД является определение их активности по поглощению СаО из известкового раствора. Но этот метод учитывает лишь один из аспектов их действия — химическую активность и сегодня применяется мало. Часто добавки с высокой активностью имеют значительную водопотребность, и суммарный прочностной эффект этих двух факторов может быть небольшим (пример — микрокремнезем).

Для оценки МД, вводимых в бетон, используются показатели, основанные на испытании добавок в цементных бетонах или растворах. Они одновременно учитывают все свойства добавок, определяющие их эффекты в этих системах. Это показатели, рассчитываемые по прочностному эффекту МД в бетоне: индекс активности и коэффициент эффективности.

Выбор критерия оценки качества добавок осложняется тем, что существуют два принципиально различных способа их введения в бетон: взамен цемента и взамен песка. Каждому из них соответствует свой прочностной эффект (отрицательный или положительный). Критерии, рассчитанные по этим эффектам, не являются равноценными.

Предпочтительным является эффект при введении МД в бетонную смесь взамен песка (т.е. при постоянном расходе цемента). Он соответствует практике применения этих добавок как независимого компонента бетона. Прочность при этом растет (если этого нет — добавка неэффективна), физически ясный эффект роста прочности бетона легко пересчитывается в экономию цемента.

От введения МД взамен части цемента как способа их применения в бетоне довольно давно и обосновано отказались, но в методике оценки добавок и в частности золы этот подход сохранился. Он используется для определения индекса активности золы и других минеральных добавок в стандартах многих стран и включен в европейские нормы EN 450 «Зола для бетона». Ниже критерии эффективности рассматриваются применительно к этой добавке.

Индекс активности (ИА) представляет собой (в редакции EN 450) отношение прочности стандартного раствора, в котором 25 % цемента заменено по массе золой, к прочности исходного раствора (состав Ц:П=1:3; В/Ц=0,5 при использовании CEMI класса 42,5). Возможно и его определение в бетоне, что, например, имело место в немецкой практике [57]. Согласно EN 450, индекс активности зол для бетона должен быть >75 % для 28-суточного возраста и >85 % для возраста 90 суток.

Коэффициент эффективности (KJ минеральных добавок является гораздо более информативным показателем, чем индекс активности. Он представляет собой отношение масс вводимой добавки и сокращаемого цемента, при котором прочность бетона остается постоянной. Впервые Кэ был предложен А. Смитом [34], проводившим исследования бетонов с золой. Смит назвал его коэффициентом цементирующей эффективности. Термин «цементирующая эффективность» является не совсем удачным, т.к. ассоциируется с пуццоланической активностью, тогда как фактически характеризует общий прочностной эффект в бетоне любых МД (включая микронаполнители).

Методика нахождения К, основана на сопоставлении составов равнопрочных бетонов: контрольного и с МД, а более конкретно — масс цемента и добавки, вносящих одинаковый вклад в прочность бетона. Она является достаточно сложной. Смитом значение К_э рассчитывалось из равенства В/Ц контрольного бетона и В/(Ц + К, • 3) бетона с золой (3) гой же прочности. Их определение является весьма трудоемким. Для этого требуется предварительно получить зависимости прочности контрольного бетона от В/Ц и бетона с золой от В/(Ц + 3). Для каждой из них, учитывая нелинейность зависимостей, требуется по три состава бетона. Так как получаемые значения К, зависят от принятого уровня прочности, определялось среднее из нескольких значений [34]. Эта методика использовалась во многих исследованиях.

В Германии она несколько упрощена и предусматривает испытание контрольного состава (с расходом цемента 300 кг/м 3 ) и двух составов бетона с МД и разными расходами цемента. Это позволяет графическим путем находить состав бетона с добавкой, равнопрочный контрольному [60].

Нами предложена более простая методика определения К,. Она основана на сопоставлении прочностных эффектов введения в бетон определенного количества добавки и увеличения в нем на ту же величину расхода цемента. Ее графическая интерпретация представлена на рис. 3.4.

Рис.3.4. Рост прочности бетона:

1 — при введении МД (золы) вместо песка, 2 при увеличении расхода цемента.

Контрольный бетон с расходом цемента 230 кг/м’’ [22]

Сравнивая прочностные эффекты МД — AR, и цемента — AR, определяем К, как отношение этих величин: К, = ARj/AR.

При полном экспериментальном определении требуется изготовление 3-х составов бетона. Но на производстве обычно имеется зависимость прочности от расхода цемента, либо формула прочности бетона с коэффициентом А, уточненным для применяемых материалов. Тогда определяется прочность контрольного состава и состава с МД, а прочность бетона с увеличенным расходом цемента — рассчитывается. Таким образом, определить коэффициент эффективности МД этим способом можно при испытании всего двух составов бетона.

По данным, представленным на рис. 3.4, рост прочности при введении в бетон 100 кг золы составил 5,7 МПа, а 100 кг цемента — 12 МПа. Тогда К, = 5,7/12 = 0,47.

Коэффициент эффективности МД существенно зависит от расхода цемента, при котором он определяется. Особенностью данной методики является то, что коэффициент эффективности устанавливается для расхода цемента не в контрольном бетоне (230 кг/м 3 ), а в бездобавочном бетоне, равнопрочном бетону с золой. Это бетон с прочностью 18,7 МПа и расходом цемента 275 кг/м 3 . Из рис. 3.4 следует, что эта прочность достигается как при введении 100 кг золы, так и при увеличении расхода цемента на 46 кг, что дает близкое значение К, = 0,46 (уже при использовании «массовой» методики).

Коэффициенты эффективности ряда зол приведены в табл. 3.2.

Коэффициенты эффективности некоторых зол

Вид золы / условия твердения

Примечания: I. Расход золы 150 кг/м*; 2. Возраст бетона 28 сут; 3. Значения К, по

результатам из источника [12] рассчитаны автором.

Сравнение индекса активности и коэффициента эффективности МД.

Индекс активности трудно интерпретируется. По его величине нельзя определить, каким будет прочностной эффект МД в бетоне хотя бы среднего состава или экономия цемента. В EN 450 «Зола для бетона» даже указано, что индекс активности «не содержит прямой информации о прочностном эффекте золы в бетоне».

Но такая информация все же содержится, хотя и в «скрытом» виде. Раскрыть ее позволяет тот факт, что прочностные эффекты введения МД в бетон взамен цемента и песка однозначно связаны между собой [24]. Это показано на рис. 3.5 на примере золы.

Рис. 3.5. Взаимосвязь прочностных эффектов золы при разных способах ее введения для получения одного состава бетона с золой (т. А). Замена золой:

1 песка; 2 цемента, а, б определение экономии цемента при введении МД; расход цемента: а в бетоне без золы, б в равнопрочном бетоне с золой

График снабжен второй вертикальной осью — расходов цемента. Они соответствуют прочности бетона без добавки. На поле графика расход цемента постоянен вдоль линии 1 (при замене золой песка).

Состав А может быть получен введением 100 кг золы взамен песка в бетон с расходом цемента 300 кг/м 3 , или взамен цемента в бетон с его расходом 400 кг/м 3 . В первом случае прочность растет, во втором — падает. При повышении качества золы т. А будет перемещаться вверх, рост прочности при введении золы взамен песка AR.2 будет большим, а ее снижение при замене золой цемента AR| — меньшим. Но суммарное изменение прочности (AR| + ,AR₂) останется постоянным. Оно равно прочностному эффекту 100 кг цемента в бездобавочном бетоне (AR).

Эта зависимость и позволяет установить связь между индексом активности и К„ определить, какому повышению прочности бетона при замене золой песка соответствует данное ее понижение при замене золой цемента: AR₂ = AR — AR]. Можно найти и то минимальное повышение прочности, при котором зола может применяться для бетона в соответствии с EN 450. График на рис. 3.5 построен таким образом, что кривая 2 и т. А соответствуют минимально допустимому значению индекса активности 0,75 (замена цемента золой — 25 % , снижение прочности бетона 25 %). Зола с этим индексом активности, введенная в бетон взамен песка в количестве 100

кг/м 3 , обеспечивает рост прочности на 12 % (24/21,5). А нулевому росту прочности бетона при введении МД соответствует индекс активности 0,67 (21,5/32).

Таким образом, зола с минимально допустимым по евронормам индексом активности 0,75 обладает определенной эффективностью даже в бетоне со средним расходом цемента. При его снижении эффект применения золы значительно возрастает. Так, зола Новоиркутской ТЭС (проба отобрана в 1989 г.) с индексом активности 0,72 (определен на бетоне с расходом цемента 400 кг/м 3 ) при введении взамен песка в бетон с расходом цемента 230 кг/м 3 вызвала рост прочности: при введении 100 кг — 25 %, а 200 кг (количество, оптимальное по прочности) — 40 % [18]. Эти данные приведены далее на рис. 3.12.

Таким образом, индекс активности и К, однозначно связаны между собой. Из рис. 3.5 в частности следует, что для граничного значения индекса активности 0,75 коэффициент эффективности золы составит 0,12, а для ИА = 0,85 — 0,5.

При этом К, имеет явные преимущества по сравнению с индексом активности. Он имеет ясный физический смысл: снижение расхода цемента при введении в бетон 1 кг МД и сохранении прочности бетона или прочностной эффект МД в сравнении с тем же количеством цемента.

Коэффициент эффективности может быть использован при определении состава бетона с золой, так как позволяет сразу установить, насколько можно сократить расход цемента при введении МД и сохранении прочности бетона (экономия цемента равна произведению К, на расход золы). Но при этом он должен быть заранее известен для конкретной ситуации (см. табл. 3.2).

Сравнение коэффициента эффективности и других эффектов МД в бетоне. Для оценки МД могут быть использованы и другие показатели: ее прочностной эффект в бетоне (при введении взамен песка) или экономия цемента в равнопрочном бетоне [44,24]. Коэффициент эффективности также рассчитывается по прочностному эффекту. В итоге каждый из этих показателей легко пересчитывается в другие. Так, экономия цемента для рассматриваемого случая (введение 100 кг золы в бетон с расходом цемента 300 кг/м 3 ) при использовании золы с минимально допустимым ИА = 0,75 составит 23 кг (см. рис. 3.5).

Недостатком К, считается зависимость его величины от расхода цемента, при котором он определяется, а также от количества вводимой добавки [44]. Поэтому при подборах составов бетона нужно знать значения К , для разных расходов цемента и МД. Но и другие критерии эффективности добавок также зависят от указанных величин. Причиной является тот факт, что прочностной эффект МД снижается при повышении расхода цемента и увеличении содержания добавки в бетоне, как это уже было показано выше. Поэтому используя различные критерии для характеристики добавок, следует учитывать их зависимость от расхода цемента.

Значения К, для некоторых зол и его зависимости от расхода цемента приведены выше в табл. 3.2. Они определены для расхода золы 150 кг/м 3 , но по видимому, могут быть использованы и для несколько меньших расходов золы, например, 100 кг/м 3 . В этом случае эффект золы может быть занижен примерно на 10-20 %.

В отечественной практике критерии качества МД используются мало и не определено, какой из них предпочтителен. В этом плане представляют интерес данные о влиянии расхода цемента в бетоне на численные значения рассматриваемых критериев. Результаты, приведенные в табл. 3.3, рассчитаны при введении в бетон 100 кг золы взамен песка.

Критерии эффективности золы Ангарской ТЭС-1, определенные в бетоне с разным расходом цемента

источник

Готовясь к заливке фундамента нужно получить максимум информации о бетоне – основе любой монолитной конструкции. Подбирая оптимальное соотношение компонентов исходной смеси (вода-цемент-песок-щебень), не забывайте о добавках, улучшающих ее свойства.

Ассортимент строительной химии сегодня насчитывает сотни наименований. Не зная, какие бывают добавки в бетон, нельзя вести работы в экстремальных погодных условиях и рассчитывать на высокое качество.

В этой статье мы рассмотрим самые распространенные виды добавок в бетонные смеси, изучим механизм их действия и оценим эффект от использования.

Необходимость изменения свойств бетона обусловлена следующими факторами:

Климатическими (низкие и высокие температуры воздуха).
Технологическими (ускорение работ, улучшение удобоукладываемости, необходимость транспортировки).
Эксплуатационными (повышение прочности, водо- и термостойкости).
Финансовыми (экономия цемента).
Химической агрессией окружающей среды (морская соль, грунтовые воды с повышенным содержанием веществ, разрушающих цементный камень).

Применение добавок для бетона позволяет строителям менять его свойства в широком диапазоне, улучшая качество возводимых конструкций.

Классификатор модифицирующих композиций включает несколько групп:

пластифицирующие добавки;
воздухововлекающие и газообразующие;
ускоряющие (замедляющие) твердение бетона;
уплотняющие;
противоморозные;
гидроизолирующие;
красящие (пигментные).

Новичку в строительстве может показаться, что бетонная смесь не нуждается в повышении пластичности. Налей воды побольше, и бетон без всяких добавок станет жидким и удобным для укладки. На самом деле лишняя вода — враг бетона.

Существует жесткая зависимость между количеством цемента и воды, при которой застывающая смесь набирает максимальную прочность. Строители называют ее водоцементным соотношением. Проще говоря, если вам хочется сделать качественный бетон, то в 10 кг цемента разрешается добавлять не более 7 литров воды. Налив больше жидкости, вы резко снизите прочность конструкции (повысится пористость бетона).

Чем плотнее бетон, тем лучше он сопротивляется нагрузкам. Поэтому, например, для производства тротуарной плитки к 10 кг цемента добавляют не более 4 литров воды. Как распределить такую жесткую смесь в опалубке равномерно, без пустот и раковин? Здесь на помощь строителям приходят пластифицирующие добавки. Они делают бетон текучим без добавления лишней воды.

Пластификаторы для бетона – самые востребованные виды добавок. Снижая силу сцепления частиц исходной смеси, они защищают ее от расслаивания. Используя такие добавки можно без вибратора заполнить литьевую форму и тонкостенную опалубку фундамента.

В продаже этот вид добавок встречается под названиями супер и гиперпластификаторы. Разница между ними заключается в силе действия. Гиперпластифицирующие добавки снижают количество воды без уменьшения прочности бетона на 20%. У суперпластификаторов этот показатель не превышает 10%.

Еще один положительный эффект от применения пластификаторов – экономия цемента. Уменьшив содержание воды в бетоне, можно пропорционально снизить массовую долю цемента, не нарушая «водно-цементного баланса».

Действие воздухововлекающих добавок понятно из их названия. Для новичков необходимость их использования не всегда очевидна. Воздушные полости в бетоне снижают его прочность. Однако, в небольшом количестве они полезны, поскольку повышают морозостойкость монолитной конструкции.

Механизм действия воздухововлекающих веществ очень простой. Вода, замерзая, рвет бетон как бумагу. Создавая в материале воздушные полости, мы даем воде место для расширения и уменьшаем ее разрушительную силу. Эту задачу выполняют воздухововлекающие составы. Их процентное содержание должно быть минимальным, чтобы не снизить прочность конструкции.

Газообразующие добавки по действию схожи с воздухововлекающими. Они тоже создают в бетоне микрополости, но их главная задача другая: уменьшить вес бетона и повысить его теплоизолирующие свойства. Поэтому газообразующие вещества применяют в производстве стеновых материалов (пено и газоблоков).

Рассматривая модифицирующие добавки, нужно сказать несколько слов о композициях, повышающих скорость гидратации цементного камня. В холодную погоду бетонная смесь твердеет очень медленно, а на морозе этот процесс останавливается. Если не добавить в воду, используемую для замеса, ускоритель твердения, то работать с бетоном при минусовой температуре будет невозможно. Альтернативный вариант – электропрогрев смеси достаточно сложен и затратен.

Замедление скорости созревания бетонной смеси необходимо при ее транспортировке на большие расстояния. Кроме этого, замедлители необходимы при бетонировании массивных и протяженных конструкций (фундаментов и полов). В этом случае технология требует, чтобы до момента окончания заливки весь бетон находился в жидком состоянии. Без использования замедлителей участки фундамента, залитые раньше других, начинают твердеть, образуя стыки, ослабляющие конструкцию.

Между плотностью бетона и его прочностными характеристиками существует прямая зависимость. Добавка-уплотнитель уменьшает количество пор в бетоне, заполняя микро пустоты между его частицами. Вместе с ростом прочности происходит повышение водо- и морозостойкости конструкции (комплексный эффект улучшения свойств).

Расход уплотнительной добавки невысок (200-600 граммов на 100 кг цемента), а достигаемый эффект значительно превышает затраты на покупку.

Бороться с разрушительной силой мороза можно двумя путями. О первом мы уже сказали, рассматривая ускорители твердения. Второй способ — противоморозные добавки, придающие воде свойства антифриза. Замерзая не при 0С, а при минусовой температуре (до -25С), вода успевает полностью прореагировать с цементом.

Следует отметить, что многие виды ускорителей твердения оказывают на цементный раствор противоморозное действие (нитрит натрия, смесь хлорида натрия с хлоридом кальция, мочевина в сочетании с нитрит и нитратом кальция). Этот факт нужно учитывать при выборе.

Бетон очень часто используется для заливки фундаментов. Поэтому защита подвальных помещений и стен здания от проникновения воды – очень важная задача. Без добавок бетон медленно, но все-таки пропускает воду через микропоры. Гидроизоляционные добавки придают ему гидрофобные свойства (отталкивание молекул воды). Используя их, можно без рубероида или битумной обмазки перекрыть грунтовым водам доступ в тело конструкции.

Самый популярный в прошлом гидроизолятор бетона — жидкое стекло. «Стаж его работы» на стройках превышает полвека. Единственный недостаток данной добавки – большой расход (на 10 литров бетона – 1 литр жидкого стекла). Сегодня на смену жидкому стеклу пришла проникающая гидроизоляция – Пенетрон и его аналоги, работающие по другому принципу. При контакте добавки с цементом она кристаллизуется и закупоривает трещины и поры в бетоне. Кроме гидроизолирующего эффекта Пенетрон обладает антикоррозионным действием, защищая арматурный каркас от разрушения.

Рассматривая виды добавок для бетона и их назначение, не следует забывать о пигментах. Они используются для поверхностного окрашивания и колерования в массе тротуарной плитки, наливных полов, стеновых блоков и фигурного литья.

Придать бетону нужный цвет – задача не простая. Этот материал обладает сильной щелочной реакцией и быстро обесцвечивает обычные красители. Поэтому для окрашивания бетонных изделий используют окислы железа и хрома, стойкие к щелочам и солнечному ультрафиолету.

Полки строительных магазинов ломятся от обилия средств, модифицирующих свойства бетона. Однако, при детальном изучении ярлыков, вы убедитесь в том, что фирм-производителей добавок не так уж много.

К наиболее популярным и хорошо зарекомендовавшим себя на практике можно отнести следующие бренды:

«Полипласт» (торговые марки Линамикс, Аэропласт, Реламикс, Криопласт)
«Суперпласт» (линейка добавок в бетон Суперпласт, Эдванс, Ригоформ, Феррокрит)
«Биотех» (серия добавок Биопан Б)
«Альянс» (бренд АрмМикс)
«Форт» (добавки в бетон Форт и Фортрайс)

Приобрести добавки можно в мешках, основная форма выпуска — 25 кг, и канистрах по 1, 5 и 10л.

Средние цены гипер и суперпластификаторов, ускорителей и замедлителей твердения бетона находится в диапазоне от 50 до 90 руб./кг. Ориентировочная стоимость противоморозных добавок — 35-50 руб./кг.

Смеси комплексного пластифицирующего и противоморозного действия можно приобрести по цене от 70 до 110 рублей за 1 килограмм. За воздухововлекающие добавки продавцы просят от 200 до 300 рублей за литр.

Гидрофобизаторы можно купить по цене от 150 до 300 руб./кг. Стоимость пигментных добавок (в зависимости от цвета) составляет от 150 до 250 рублей за 1 кг.

источник

Модифицирующие добавки для бетона — это химические продукты неорганического или органического происхождения, включаемые в состав смесей с целью повышения их физико-химических характеристик и придания конечных положительных свойств бетону, необходимых для получения строительных конструкций с высокими эксплуатационными характеристиками и в наиболее приемлемые сроки.

Назначение добавок очень разнообразно, а их ассортимент включает в себя более 800 разновидностей. Таким образом, выбор необходимых присадок для корректировки свойств изделий и повышения технологии изготовления железобетонных конструкций являет собой невероятно сложную задачу.

Для того чтобы правильно использовать те или иные лигатуры, применимо к конкретным требованиям и условиям производства, необходимо иметь осознанное представление о назначении, классификации и механизме действия модификаторов (см. видео в этой статье).

Наиболее изученные и свободно применяемые в нашей стране добавки (ГОСТ 24211-2003), в зависимости от основного получаемого эффекта действия, условно можно распределить на три группы:

модификаторы, регулирующие характеристики готовых к применению смесей;
добавки, изменяющие и повышающие основные свойства бетонов;
химические лигатуры для придания бетонам специальных свойств.

Некоторые типы присадок обладают многофункциональным действием, например, воздухововлекающие, пластифицирующие, газообразующие и др. В этом случае модифицирующую добавку классифицируют с учетом наиболее выраженного эффекта действия.

Химические реагенты, вводимые в состав растворов — это эффективный метод прямого воздействия на архитектуру и физико-технические характеристики бетонов, позволяющий получить серьезный экономический эффект и высокие показатели качества готовых изделий:

уменьшить расход вяжущих (до 12%) с одновременным увеличением прочности до 25%;
повышенные технологические качества смесей (однородность, подвижность и др.);
возможность регулирования скорости твердения и тепловыделения бетонного раствора;
сокращение времени тепловлажностной обработки;
твердение бетона без дополнительного прогрева в условиях низких температур (до -25°С);
в 2–3 раза повысить морозостойкость изделий;
на 1–2 марки повысить водонепроницаемость и прочность изделий;
повысить сопротивление конструкций к различным температурным и химическим воздействиям.

Из этого видео Вы узнаете, как модифицирующие добавки для бетона изменяют состав строительной смеси.

В этой главе рассмотрим добавки, относящиеся непосредственно к улучшению качества смесей путем изменения их основных характеристик в процессе укладки в опалубку конструкций:

пластификаторы;
суперпластификаторы;
стабилизирующие добавки;
воздухововлекающие присадки.

Эффект разжижения, укладываемого в конструкцию бетона, получаемый в результате введения специальных модифицирующих лигатур называется пластификацией. Пластификаторы — это поверхностно-активные добавки представляющие собой жидкие суспензии или порошкообразные сухие смеси, которые при введении в раствор образуют нейтральные или слабощелочные соединения, регулирующие подвижность (удобоукладываемость) цементных бетонов.

Использование данных лигатур в производстве железобетонных конструкций позволяет упростить формование изделий за счет стабильного подвижного состояния применяемых составов. Помимо этого, сократить расход цемента, снизить водопотребность раствора и при этом увеличить плотность готового бетона.

К числу пластификаторов, которые дают возможность направленно регулировать характеристики цементных смесей относятся следующие добавки:

Лингосульфонаты технические (сокращенно ЛСТ) представляют собой соединение солей натрия и лигносульфоновых кислот с добавлением различных минеральных субстанций.

В стандартных тяжелых бетонах обычно используют пластификатор СДБ, хорошо повышающий подвижность смесей и позволяющий уменьшить расход цемента и водопотребность раствора на 8–12%. Поэтому, наиболее эффективно его использование при производстве конструкций с высоким проектным содержанием цемента.

Подсказки: применение добавки СДБ замедляет схватывание бетона и ее рекомендовано использовать только в сочетании с присадками, ускоряющими твердение растворов.

Первое место среди пластифицирующих добавок по праву занимают суперпластификаторы, относящиеся к разряду комплексных регуляторов состояния бетонных смесей.

Суперпластификаторы, среди аналогичных реагентов, выделяются колоссальным эффектом разжижения цементных растворов без снижения параметров прочности при любых сроках испытаний.
По своему составу — это синтетические полимерные присадки, которые не замедляют схватывание бетона. Расход СП обычно равен 0,1–1,2% от общего объема цемента.
При использовании данных пластификаторов нужно учитывать, что действие СП ограничено 2–3 часами с момента их введения в бетонный раствор.

Основные виды СП представлены в таблице (см. фото).

Высокий эффект суперпластификаторов обусловлен их способностью образовывать на поверхностях зерен цемента и мелкозернистых заполнителей адсорбционных оболочек, уменьшающих внутреннее трение в структуре бетона.

Применение СП дает возможность широко применять бетонные смеси с низким водоцементным соотношением (В/Ц) при сооружении любых типов конструкций из монолитного железобетона классов прочности В15 и выше, при этом, используя простые технологические приемы, получить следующие преимущества:

высокую прочность готовых изделий (60–80 МПа);
возможность применения литьевого способа с краткосрочной вибрацией конструкций, при низком В/Ц, для производства сборного железобетона;
благополучно заливать конструкции самого сложного профиля;
повысить скорость формования изделий;
снизить расход цемента;
улучшить качество поверхности выпускаемых изделий;
приготовление смесей на нестандартных заполнителях (мелкий песок);
применение напрягающего цемента или расширяющих добавок при возведении монолитных конструкций;
изготовление конструкций из жаростойкого бетона на портландцементе, глиноземистом цементе, шлакопортландцементе.

Эффект действия пластификаторов рассмотрим на примере наиболее распространенной добавки С–3 с прекрасными эксплуатационными характеристиками в соотношении цена–качество.

Пластифицирующая присадка С–3 вводится в смесь в форме водной суспензии необходимой концентрации. Состав используемого пластификатора выбирается потребителем с учетом проектных характеристик готового изделия. Эффективность действия добавки зависит от марки цемента и состава заполнителей.

Применение данного пластификатора позволяет получить следующие преимущества:

увеличение подвижности бетона до П4–П5;
улучшение пластичности (удобоукладываемости) в 1,5 раза;
снижение В/Ц на 25%;
повышает прочность конструкций на 25%;
гидроизоляционные свойства W10 и более;
морозостойкость F300;
сцепление смесей с арматурным каркасом увеличивается в 1,6 раза.

Данный вид модификаторов — это минеральные или химические соединения, предотвращающие расслаиваемость бетонной смеси. Повышают ее однородность, водоудерживающую способность (проницаемость) и способствуют улучшению прохождения материала по трубопроводам.

Бетон, изготавливаемый с применением стабилизирующих присадок, приобретает свойства самоуплотняющихся составов. Стабилизаторы снижают жесткость раствора, тем самым повышая степень его укладываемости.
При введении в состав бетона стабилизирующей присадки, на поверхности цементных зерен формируется «микрогель», обеспечивающий создание «несущего каркаса» в цементном тесте и предотвращающий расслаивание раствора. Причем, эта конструкция позволяет заполнителям легко перемещаться, что не изменяет удобоукладываемости бетона.
Такая технология позволяет укладывать смеси в густоармированные конструкции самой сложной конфигурации без использования вибраторов. Материал в период заливки самоуплотняется, выдавливая на поверхность излишки воды и вовлеченный воздух.

Из отечественных известных добавок — метилцеллюлоза водорастворимая. Представляет собой волокнистое белое вещество с легким желтоватым оттенком. Данное вещество позволяет легко регулировать плотность и реологические характеристики растворов, устраняет усадку и расслоение, повышает клеящую способность.

Все это дает возможность транспортировать смесь по трубопроводам с сохранением всех проектных требований. Может применяться с любым типом цемента, не оказывает влияния на сроки твердения и раннюю прочность.

Воздухововлекающие добавки используются для вовлечения в цементную смесь установленного объема воздуха — с целью формирования в бетоне системы закрытых и равномерно разделенных по всему объему конструкции воздушных пор.

Использование воздухововлекающих лигатур позволяет:

получать бетон высокой морозостойкости FЗОО и более;
при необходимости, понизить плотность готовых изделий на 50-250 кг/м3;
применять для приготовления легкого бетона крупнозернистый заполнитель высокой плотности или обычный кварцевый песок (взамен пористого);
снизить расход пористых материалов, уменьшить водопотребность раствора, повысить теплофизические и деформационные свойства изделий;
при малом содержании мелкозернистого заполнителя изготавливать изделия с монолитной однородной структурой;
увеличивать подвижность бетонной смеси и тем самым, сокращать время формования изделий, увеличивать уплотнение смеси, снижать ее расслоение при доставке и укладке в формы;
улучшать звуко- и теплоизоляционные характеристики изделий.

Весьма эффективным способом повышения морозостойкости конструкций является применение воздухововлекающих присадок. Для получения бетона с высокими морозостойкими свойствами необходимо, чтобы величина зазора между соседними пузырьками воздуха не была больше 0,025 см.

Поэтому, для соответствующего эффекта необходим не только запланированный объем воздуха, но и создание воздушных ячеек как можно меньшего размера.

Все эти условия, для повышения морозостойкости бетона, помогают осуществить воздухововлекающие составы.

Обычно в смеси с воздухововлекающими добавками пористая поверхность составляет 1000–2000 см 2 /см 3 , а размер самих пор — 0,005–0,1 см. При этом оптимальное количество вовлеченного воздуха должно быть 4–6% от общего объема цемента. Расход цемента может быть увеличен при снижении зернистости заполнителя.

Следующая группа модифицирующих составов изменяет стандартные свойства бетонов:

регуляторы твердения (замедлители, ускорители);
регуляторы усадки и расширения;
противоморозные добавки.

В зависимости от условий производства бетонных изделий, иногда возникает необходимость в удлинении или сокращении сроков твердения цементных композиций.

Необходимость в увеличении или уменьшении периода затвердевания бетонных растворов может возникать в следующих ситуациях:

При производстве работ в жаркий период времени. В промежутке между разгрузкой и заливкой бетона, может происходить раннее схватывание цементного состава, влияющее на удобокладываемость смесей.
При строительстве больших объектов — добавление замедлителей в сочетании с хорошей подвижностью растворов, может предотвратить формирование холодных швов при продолжительной заливке бетона.
Снижение тепловыделения и предотвращение образования трещин в момент твердения бетона при строительстве гидротехнических сооружений достигается за счет введения замедляющих присадок.

Критерий, по которому можно определить, какие модификаторы относятся к группе замедлителей или ускорителей — это относительное падение или прирост прочности бетона в установленный промежуток времени.

Так, эффективность ускорителей твердения определяется увеличением прочности минимум на 20% в течении суток при нормальном схватывании. Эффективность замедлителей — это снижение показателя на 30% в продолжение 7 суток при нормальных условиях.

В принципе, все присадки пластификаторы, вводимые в бетонную смесь в завышенных дозировках, наряду с процессом пластификации приводят к замедлению твердения и уменьшению прочности бетона. Это обусловлено способностью пластифицирующих составов образовывать адсорбционные пленки вокруг зерен цемента, препятствующие прохождению нормальной гидратации.

В результате наблюдается замедление образования структуры цементного камня, а значит, и запаздывание кинетики аккумуляции прочности бетона.

К специальным веществам, помогающим замедлению процесса твердения, относят следующие известные материалы иностранного и отечественного производства:

НТФ — Нитрилотриметиленфосфоновая кислота. Кристаллический порошок белого цвета, легко растворимый в воде. Отличается пластифицирующим действием, не способствует коррозии арматуры. Расход 0,02–0,15% от объема цемента.

Молочная сыворотка — отходы молочного производства, представляющие собой жидкость желтоватого цвета, в структуру которой входят белок, жир и молочный сахар. Водится непосредственно в момент приготовления бетона в количестве 1,5–3,0% от массы цемента.

Cementol Retarde — замедлитель-пластификатор иностранного производства (Словения). Добавляется в сухую бетонную смесь в виде предварительно приготовленного водного раствора. Рекомендуемый расход — 0,2–0,8 % от общего объема цемента.

Помимо рекомендуемых дозировок, указанных в главе, оптимальный расход добавок необходимо определять экспериментально в зависимости от проектных характеристик изделия.

Ускорители твердения, при добавлении в бетонную смесь, активируют процесс гидратации цемента и положительно влияют на формирование цементного камня. Эффект действия ускорителей схватывания характеризуется увеличением скорости твердения на 25% с повышением прочности бетона более чем на 20% в раннем возрасте при нормальных условиях.

В настоящее время в строительстве применяются следующие типы ускорителей процесса гидратации цемента:

Карбонат кальция (поташ) — это порошок белого цвета, обладающий высокими щелочными характеристиками. Обеспечивает быстрое схватывание бетонного раствора с образованием крупнопористой структуры в готовом изделии. Расход присадки от 1,5–5% от массы цемента. Не рекомендуется применять в сочетании с кремнеземистыми заполнителями во избежание коррозии арматурного каркаса.

Хлористый кальций (ХК) — ускоряет в 2 раза схватывание и набор прочности бетона. Например, введение 1% хлорида кальция повышает температуру раствора на 17°С. Не рекомендуется применять в производстве железобетона из-за ускорения коррозии армирующих деталей.

Хлористый натрий (ХН). Сухой состав белого цвета, разводимый в воде. Оптимальный расход — до 4 % от массы цемента. При повышении расхода, может применяться в качестве противоморозной добавки. Хлористый натрий в обиходе — это поваренная соль, поэтому, при необходимости, смесь с такой добавкой доступно приготовить своими руками.

Применение ускорителей для легких пористых бетонов, подвергаемых автоклавной обработке, позволяет в 2 раза уменьшить время изотермического прогрева, и на 10–15% снизить расход цемента.

В этом видео рассказывается о том, как ускорить твердение бетона.

Суммарные причины усадки складываются из пластических изменений: трансформаций в результате обезвоживания смеси, усадочных явлений в результате гидратации и карбонизации цемента.

Усадка от обезвоживания связана с быстрым высыханием бетона, и может длиться несколько месяцев. Влажностные изменения можно регулировать снижением водоцементного соотношения. С уменьшением количества свободной воды, в растворе снижаются значения усадки от высыхания.
Низкие характеристики проницаемости также приводят к снижению скорости высушивания бетона. Усадка от обезвоживания еще может регулироваться технологически правильными способами ухода за твердеющим основанием.
Химические усадочные процессы (гидратационные) являются результатом соединения цемента и воды в процессе гидратации и являются самыми проблемными в технологии производства сборного железобетона.
Эта реакция происходит независимо от показателей влажности окружающей среды, и всецело определяется степенью химической реакции происходящей в результате гидратации цемента.
Результативным методом снижения химической усадки является применение сульфоалюминатных расширяющих добавок. Механизм действия таких добавок основан на химической реакции образования эттрингита, увеличивающегося в объеме в процессе формирования структуры.
Твердение цемента в этом случае сопровождается двумя этапами: на первом этапе — это химическая усадка, а на втором — расширение материала. Причем, эти процессы проходят параллельно, уменьшая при этом химическую усадку изделия.

Используя сульфоалюминатные расширяющие композиции, регулируя их количество и состав, можно активно воздействовать на объемные трансформации твердеющего бетона.

Наиболее эффективным средством против усадки является органоминеральная комплексная модифицирующая добавка — Calumex E.A, представляющая собой многокомпонентный продукт. Он содержит в своей структуре расширяющие инградиенты, способствующие предотвращению усадочных деформаций и созданию высокопрочных бетонов даже на основе сильно подвижных смесей.

Бетонирование при отрицательных температурах связано с рисками размораживания бетона. При температуре +5°С и ниже, влага, находящаяся в растворе, кристаллизуется и прекращается процесс гидратации цемента.

Кроме того, вода при кристаллизации (замерзании) увеличивается в объеме, и при расширении разрывает существующие структурные связи, которые при оттаивании уже не восстанавливаются.
Следовательно, к противоморозным присадкам относят химические вещества, препятствующие замерзанию воды в растворе, и продлевающие или сокращающие время гидратации цемента.
Как упоминалось выше, в роли противоморозных добавок, при необходимой дозировке, могут выступать все виды ускорителей твердения бетона.

Помимо них, в зависимости от химических составляющих, различают еще два вида противоморозных добавок:

Антифриз способствует снижению температуры кристаллизации воды, и одновременно продлевает время схватывания раствора. При этом данный вид химической присадки не влияет на формирование структуры.

Противоморозные реагенты на основе сульфатов обеспечивают оптимальную скорость схватывания раствора. Эффект действия данных добавок выражается в обильном выделении тепла в момент соединения компонента с продуктами гидратации.

Обратите внимание! Подбор состава бетона с необходимыми добавками зависит от температуры воздуха и типа монолитной конструкции. Объем вводимых присадок увеличивается пропорционально снижению температуры.

Критерием выбора той или иной добавки служат результаты проведенных испытаний на коррозийное воздействие, образование высолов на поверхности конструкций, необходимая скорость схватывания раствора и прочностные эксплуатационные характеристики изделия.

Для придания специальных свойств бетонным изделиям, в зависимости от эксплуатационных требований, существует ряд химических добавок в виде гидрофобизаторов и биоцидных присадок.

Гидрофобизаторы — это химические вещества, придающие оболочке капилляров в бетоне водоотталкивающие свойства. Эффект действия гидрофобных присадок объясняется тем, что они, участвуя в процессе гидратации цемента, осаждаются на стенках мелких капилляров, образуя гидрофобные оболочки c измененным углом смачивания, способствующим удалению излишков воды на поверхность материала.

В качестве основы для производства гидрофобизирующих составов, наиболее распространены кремнийорганические композиции двух классов:

Сухие или водные растворы кремнеорганических соединений.
Нерастворимые в водной среде: силиконы, силаны, силоксаны.

Многие зарубежные и отечественные специализированные предприятия предлагают готовые гидрофобизирующие смеси на основе вышеперечисленных материалов под различными обозначениями.

Например, кремнеорганическая добавка ГКЖ 136-41 позволяет улучшить следующие характеристики бетонных конструкций:

в 5 раз увеличить морозостойкость;
увеличить в 2 раза коррозийную стойкость;
предотвращает появление высолов, плесени на поверхности изделий;
на 30–40% сократить расход вяжущего;
повысить водонепроницаемость;
сократить сроки твердения на 20–50%;

Инструкция по использованию гидрофобизаторов рекомендует их применение в густоармированных тонкостенных конструкциях, для устройства полов, стен резервуаров и др.

Подсказки: содержание гидрофобизирующих присадок не должно превышать указанные в инструкции объемы, так как их ненормируемое применение может привести к снижению плотности и водостойкости покрытий.

Для предотвращения развития бактерий, грибков и других микроорганизмов в жилых и общественных зданиях бетонные конструкции должны быть наделены биоцидными свойствами.

Бактерии в период своей жизнедеятельности вырабатывают органические кислоты, которые в сочетании с силикатными реагентами образуют кальциевые легкорастворимые соли. Плесень, откладываясь на загрязненном основании, выделяет кислоты (щавелевые, лимонные), которые в период эксплуатации конструкций также могут образовывать агрессивные соединения.

Все эти, и другие подобные образования способствуют увеличению карбонизации бетона, приводящей к его разрушению.

Микроорганизмы могут энергично разрушать не только покрытия, но и арматурный каркас — путем образования азотнокислых соединений, влияющих на стойкость металлических изделий.
Для защиты от биохимической коррозии, в структуру материала в момент приготовления вводят специализированные биоцидные добавки.
Биоциды по своему агрегатному состоянию могут выпускаться в виде сухих растворов, жидкостей и газообразных соединений.
Выбор необходимого действия добавки зависит от состава бетона и вида микроорганизмов. Биоцидные модифицирующие присадки должны характеризоваться высокой активностью, экологичностью, и не оказывать влияния на эксплуатационные свойства конструкций.

ГОСТ 24211 2003 добавки к бетону действует и на органику, и на неорганические модификаторы. Состав того или иного вида присадок, а так же возможность их применения, обычно определяется опытным путем — с параллельной проверкой образцов на растяжение–сжатие в соответствии с действующими нормативными документами.

источник

18 Июл 2019 admin 14