Главная / Про Бетон / Воздействие добавок в бетон на арматуру

Воздействие добавок в бетон на арматуру

Многолетние исследования и производственный опыт позволили изучить влияние хлористых солей на стальную арматуру. В соответствии с СНиПами хлористые соли в качестве противоморозной добавки применяют только для неармированных конструкций. Это вызвано тем, что ионы хлора разрушают защитную пленку, имеющуюся на стальной арматуре, а это приводит к интенсивной коррозии стали. Степень и интенсивность этого процесса зависит от плотности и толщины защитного слоя бетона.

Бетоны, затворенные хлористыми солями, отличаются от обычных более высокими показателями их сцепления с арматурой. В исследованиях С. А. Миронова и Б. А. Крылова сцепление бетона с арматурными стержнями проводилось на образцах-призмах размерами 10 X 10 X 20 см. Оно определялось выдавливанием забетонированного стержня из образца-призмы (в кг/см 2 ).

Призмы изготовлялись из бетонной смеси на белгородском портландцементе, затворенной водными растворами хлористых солей кальция и натрия. Первые 90 суток твердение происходило при температуре от —8 до —18° С, а затем в различных тепловлажностных условиях при комнатной температуре 16°—18° С.

Наиболее высокими показателями сцепления с арматурой отличаются бетоны, хранившиеся 210 суток в воздушно-сухих условиях, что, по-видимому, объясняется усадочными явлениями.

По мнению М. Г. Давидсона , бетоны, затворенные водным раствором поташа, по своему влиянию на коррозию арматуры не отличаются от обычных. Скорость коррозии со временем затухает и стабилизируется до 0,01 г/м 2 в сутки. Недостатком выбранной методики проведения испытаний на коррозионную стойкость арматуры является выдерживание образцов в нормальных тепловлажностных условиях, что не характерно для «холодных бетонов.

По данным Ю. А. Пузырева , при обследовании эксплуатировавшихся в течение 10 лет железобетонных конструкций, возведенных с добавкой поташа в зимних условиях, вскрытая арматура не имела следов коррозии. Лабораторные исследования по определению сцепления бетона, затворенного водным раствором поташа 25%- ной концентрации, дали также положительные результаты.

Опыты проводились на бетонных кубах 10 x 10 x 10 см с замоноличенными арматурными стержнями диаметром 14 мм. После изготовления образцы хранились в естественных условиях при температуре от 0 до 9° С до набора 70% марочной прочности, а затем в нормальных условиях. Сцепление определялось выдавливанием арматурного стержня .

Исследования по определению зависимости сцепления бетонов, затворенных поташем, с арматурой, имевших при изготовлении образцов разную температуру (по данным М. Г. Давидсона), были приведены И. А. Токмаковой .

И. А. Токмакова приходит к выводу, что перепад между температурой бетонной смеси и арматурой не должен превышать 10° С и что температура арматуры должна быть выше температуры бетонной смеси. По-видимому, справедливо будет дополнить, что перепады температуры арматуры и температуры твердения бетона не должны превышать 15° С.

По мнению С. А. Миронова , добавление поташа при наличии в защитном слое бетона трещин и каверн существенно увеличивает коррозию арматуры. Что касается сцепления бетона, затворенного поташем или нитритом натрия, с арматурой оно не меньше, чем в обычном армированном бетоне .

Нитрит натрия, применяемый в качестве противоморозной добавки, не только не вызывает коррозии арматуры, но, являясь пассиватором, замедляет этот процесс даже при эксплуатации железобетонных конструкций в наиболее неблагоприятных условиях .

Аммиачная вода не вызывает коррозии стали (перевозится и хранится в стальных цистернах, используется в качестве хладоагента в холодильных машинах и т. п.) и является надежным пассиватором арматуры в железобетонных конструкциях.

Сцепление аммиачного бетона с арматурой изучалось при твердении образцов бетона в нормальных тепловлажностных и естественных условиях Братска в декабре—апреле при колебании температуры от +2° до —37° С.

Прочность на сцепление бетона с арматурой испытывалась методом выдергивания арматурного стержня из бетона как наиболее близким к условиям работы арматуры в бетоне. Средняя ее величина определялась делением нагрузки, соответствующей моменту нарушения сцепления, на площадь поверхности забетонированной части стержня.

Исследования проводились на образцах-кубах размерами 15 Х 15 Х 15 см, в центре которых закладывалось по одному металлическому необработанному стержню диаметром 6 мм и длиной 35 см. Для изготовления этих образцов применялись речной песок и гравий фракцией 5—20 и 20—40 мм Ангарского карьера № 1. Бетонная смесь готовилась на яшкинском портландцементе М 400. Для ее затворения при В/Ц 0,42 использовалась аммиачная вода 5, 10 и 15%-ной концентрации. Контрольные образцы затворялись водопроводной водой. Перед испытанием образцы, хранившиеся в естественных условиях, заносились в лабораторию и 4 ч оттаивали при 18°—20° С.

Таким образом, при нормальном тепловлажностном хранении в течение 28 суток четко прослеживалось падение прочности на сжатие и сцепление с арматурой в зависимости от концентрации аммиачной воды затворения. Если принять прочность контрольных образцов за 100%, то при использовании аммиачной воды 10%-ной концентрации прочность на сжатие составляет 94, а прочность сцепления бетона с арматурой 96%. Эти же показатели еще ниже у бетонов, затворенных 15%-ной аммиачной водой: прочность на сжатие 82, а на сцепление с арматурой 77%. Естественное твердение бетонных образцов, затворенных аммиачной водой, значительно уменьшило скорость набора прочности на сжатие и на сцепление с арматурой. Образцы, затворенные 10%-ной аммиачной водой, твердевшие при среднесуточной температуре —21° С в течение 60 суток имели прочность на сжатие в четыре раза меньше, чем аналогичные 28-суточные образцы, твердевшие в нормальных условиях, а прочность их сцепления бетона с арматурой уменьшилось в 3,2 раза. У образцов, твердевших в естественных условиях в течение 90 суток, несколько повысились показатели по прочности на сжатие и на сцепление с арматурой. 90-суточные образцы, приготовленные из бетонной смеси, затворенной 10%-ной аммиачной водой, имели прочность на сжатие 59, а на сцепление с арматурой 63% по сравнению с контрольными.

Прочность на сжатие образцов бетона, затворенных 15%-ной аммиачной водой, на 90-е сутки твердения в естественных условиях составляла только 41, а прочность на сцепление — 39% по сравнению с этими же показателями для 28-суточных образцов, твердевших в нормальных условиях.

Следовательно, можно утверждать, что образцы, затворенные аммиачной водой, и контрольные имеют одинаковые соотношения между прочностью сцепления бетона с арматурой и прочностью на сжатие. Абсолютные значения этих показателей зависят от концентрации аммиачной воды затворения, температурных условий и времени твердения.

источник

Защитный слой бетона в железобетонных конструкциях ограждает арматуру от внешней среды, но не изолирует ее полностью. Внешняя по отношению к железобетонным конструкциям среда воздействует прежде всего на бетон и лишь через него – на арматуру. По существу, средой, в которой находится арматура, является бетон.

Коррозия стальной арматуры происходит по электрохимическому механизму, для действия которого необходимы следующие условия:

наличие разности потенциалов между отдельными участками поверхности металла, т.е. электрохимическая неоднородность ее;

наличие электролитической связи между этими участками;

активное состояние поверхности на анодных участках, где металл растворяется;

наличие достаточного количества деполяризатора, в частности кислорода, необходимого для поглощения на катодных участках поверхности металла избыточных электронов.

Поскольку структура стали и контактного слоя бетона у ее поверхности неоднородны, то первое условие для арматуры в бетоне выполняется всегда. Так как бетон представляет собой капиллярно-пористое тело с активной и гидрофильной внутренней поверхностью, то второе и четвертое условия протекания коррозионного процесса в бетоне также выполняются. Следовательно, отсутствие коррозии стали в плотном бетоне связано с тем, что не выполняется третье условие.

Защита бетоном стальной арматуры основывается на пассивирующем действии щелочных сред. В щелочных растворах коррозия железа уменьшается, что объясняется образованием защитной пленки из гидрата окиси железа. С увеличением рН уменьшается растворимость гидроокиси и защитные свойства пленки повышаются.

При гидратации зерен портландцементного клинкера в значительном количестве образуется гидрат окиси кальция. Влага, содержащаяся в пористом теле цементного камня, твердевшего в нормальных условиях и не претерпевшего изменений по влиянием агрессивной среды, насыщена гидратом окиси кальция и имеет щелочную реакцию. Величина рН жидкой фазы такого бетона находится в пределах 12,2-13,0. В водном растворе с таким рН наступает практически полная пассивация поверхности стали.

Однако бетон представляет собой капиллярно-пористое тело. Основную массу пор и капилляров в бетоне составляют поры и капилляры цементного камня, образовавшиеся в результате испарения избыточной воды затворения. В процессе длительного твердения при полной гидратации зерен клинкера химически связанная вода составляет до 20-25% от массы цемента (в/ц = 0,2-0,25). Практически для получения удобоукладываемых смесей применяют в/ц не менее 0,4. Избыточная вода затворения образует, испаряясь, разветвленную сеть пор и капилляров — мелких в цементном камне, более крупных – на контакте цементного камня с зернами заполнителя. Капиллярно-пористое тело бетона в зависимости от плотности структуры обладает различной проницаемостью для газов, паров и жидкостей. Кроме того, в зависимости от влажностных условий окружающей среды бетон может иметь разную степень насыщения влагой.

При непосредственном длительном увлажнении бетона заполняются все поры, включая крупные, и арматура находится в условиях полного погружения в электролит. Аэрация поверхности стали в этом случае затруднена, т.к. поры закрыты влагой и в таких условиях арматура в обычном плотном бетоне не корродирует. Низкой относительной влажности окружающей среды соответствует малая степень заполнения влагой пор бетона. Несмотря на сравнительно легкий доступ кислорода воздуха к поверхности арматуры, на ней оказывается мало влаги для протекания процесса электрохимической коррозии стали. Поэтому при относительной влажности воздуха ниже 60% в обычном тяжелом бетоне коррозии арматуры не наблюдается. Коррозия арматуры в плотном бетоне обычно происходит при значениях относительной влажности воздуха 70-80%, либо при периодических увлажнениях конструкций. В этих условиях влажностное состояние бетона таково, что наряду с наличием достаточного количества влаги для работы коррозийных гальванических пар на поверхности арматуры имеется более или менее свободный доступ кислорода воздуха к ней через частично открытые поры и капилляры.

Чем больше пор в бетоне и чем они крупнее, тем более неоднородны условия на поверхности арматуры как из-за несплошного обволакивания арматуры цементным камнем и пленками щелочной влаги, так и вследствие разной степени аэрации ее поверхности. Чем больше пористость и неоднородность структуры бетона, тем выше опасность возникновения коррозии арматуры и скорость ее развития.

Другой особенностью бетона как среды для арматуры является то, что его свойства изменяются во времени. Пористый цементный камень, проницаемый для паров и газов, соприкасаясь с воздушной средой, может подвергаться интенсивной карбонизации. В процессе карбонизации углекислый газ воздуха проникает в поры и капилляры бетона, растворяется в поровой жидкости и реагирует с гидроокисью кальция, образуя слаборастворимый карбонат кальция. Карбонизация снижает щелочность содержащейся в бетоне влаги. Скорость распространения процесса карбонизации вглубь бетона зависит от его проницаемости и концентрации углекислоты воздуха.

Присутствующие в промышленной атмосфере кислые газы – сернистый газ, хлор, хлористый водород – также поглощаются бетоном и реагируют с гидратом окиси кальция, резко понижая щелочность бетона. Бетон, лишенный естественной щелочности, перестает оказывать защитное действие на стальную арматуру, и при определенном влажностном состоянии бетона арматура начинает корродировать, причем скорость коррозии будет зависеть от воздухопроницаемости бетона.

Другими факторами, влияющими на состояние арматуры в бетоне, кроме состава и влажности окружающей среды, являются: состояние поверхности и степень напряжения арматуры; структура, состав бетона и толщина защитного слоя; вид вяжущего и режим твердения бетона; различные добавки, вводимые в бетон в качестве пластификаторов и ускорителей твердения; наличие трещин в бетоне защитного слоя.

В трещинах с малым раскрытием скорость коррозии арматуры становится меньше скорости коррозии незащищенной стали. Это объясняется тем, что растущий в стесненных условиях слой ржавчины сильно уплотняется и начинает существенно ограничивать как анодный, так и катодный процессы на поверхности арматуры в зоне трещин. Этого не происходит при коррозии незащищенной арматуры, когда образуется рыхлая ржавчина. В широких трещинах и при специфической агрессивности среды это затухание коррозии может носить временный характер, так как прочность бетона на растяжение в защитном слое может оказаться недостаточной для восприятия растущего давления со стороны слоя ржавчины, произойдет раскалывание и отпадение защитного слоя бетона с последующим ускорением коррозии арматуры и распространением ее вдоль стержня. Практически такая опасность тем меньше, чем выше прочность бетона и толще защитный слой у арматуры.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Сооружение современных строительных конструкций предъявляет все новые требования к существующим материалам и композициям, используемым при производстве бетонных и других строительных растворов. Для создания многокомпонентных бетонов, отличающихся высокими эксплуатационными характеристиками, применяют комплексы химических добавок и различных наполнителей.

По своему целевому назначению химические добавки можно разделить на несколько видов:

добавки для регулирования основных свойств бетонных смесей — подвижности, плотности, порообразования и водоудержания;
компоненты, ускоряющие или замедляющие скорость затвердевания бетона, что обеспечивается их влиянием на гидратацию в начальной стадии схватывания;
биоцидные и полимерные добавки — для придания бетонам специальных свойств;
для проведения бетонирования в условиях минусовых температур применяют противоморозные или морозостойкие добавки;
компоненты, оказывающие комплексное воздействие на прочность, коррозионную и морозостойкость;
ингибиторы коррозионных процессов, которым подвержена стальная арматура, присутствующая в ЖБИ, под воздействием агрессивных сред;
пигментирующие добавки;
расширяющие компоненты — вводятся в бетоны для снижения их усадки, повышения устойчивости к образованию трещин;
кольматирующие добавки, гидрофобные, используемые для гидротехнических бетонов и понижающие водопроницаемость бетонов, т.е. используемые для гидроизоляции (для этой цели иногда в бетон добавляют жидкое стекло);
поризующие добавки для легких бетонов — воздухововлекающие, газообразующие, пенообразующие.

На сегодняшний день в строительстве существует множество добавок-модификаторов для бетонов. Рассмотрим основные, самые распространенные виды компонентов бетонных смесей, способных существенно улучшить их свойства.

Для получения качественной укладки бетонной смеси в раствор необходимо добавлять количество воды, превышающее величину, необходимую для гидратации. В свою очередь, излишняя вода снижает расчетную прочность бетона. Выходом из данной ситуации и является применение пластифицирующих добавок в бетон и их новейшей модификации — суперпластификаторов. Химические добавки данной группы позволяют получать не жесткую, подвижную бетонную смесь без снижения расчетной прочности бетона.

Применение суперпластификаторов особенно актуально в монолитном строительстве, где используются бетоно- и автобетононасосы, работа с которыми требует выполнения жестких условий по подвижности смесей.

Использование пластификаторов также позволяет получать следующие преимущества при бетонировании:

окончательные прочностные характеристики бетона на 25% выше, чем при использовании традиционного состава смеси;
хорошая удобоукладываемость бетона позволяет исключить операцию вибрирования;
возможно использование таких смесей для заливки густоармированных стеновых конструкций, колонн;
повышенная плотность бетона оказывает положительное воздействие на водонепроницаемость материала в процессе эксплуатации;
морозостойкость бетона повышается почти в два раза;
повышается стойкость к трещинообразованию и снижается усадка;
для заводов, специализирующихся на ЖБИ, применение суперпластификаторов позволяет сократить время пропаривания продукции или температуру процесса, что позволяет существенно сэкономить энергоресурсы;
сцепления бетона и арматуры увеличивается в 1,5 раза.

Возможно применение суперпластификаторов в сочетании с другими добавками. Как правило, используют двухкомпонентные модификаторы, что позволяет получать бетоны с уникальными качественными характеристиками.

Химические модификаторы этой группы способствуют образованию в бетонной смеси воздушных микропузырьков. Наличие таких микропор существенно повышает морозостойкость бетона благодаря пространству, которое может занимать расширяющаяся при замерзании вода, проникшая в бетон.
Воздухововлекающие добавки повышают тепло- и шумозащитные свойства стен, фундаментов, потолков, улучшают стойкость бетона к расслоению, дают возможность экономии цемента и песка, совместимы с другими модификаторами.

Использование воздухововлекающих добавок приводит к некоторому снижению прочности конструкции, поэтому их применение при получении высокопрочных бетонов не допустимо.

Появились трещины? Тут можно определить, какой состав для ремонта бетона вам нужен.

Незаменимый для строительства бетон от производителя.

Воздух
Основной задачей применения противоморозных добавок является обеспечение возможности проведения бетонных работ при отрицательных температурах в условиях отсутствия подогрева бетонной конструкции. Особо эффективные добавки позволяют работать с бетонными смесями при -25 0 С. Однако они применяются редко и только в случаях крайней необходимости.

Суть застывания бетонной смеси — процесс гидратации цемента, то есть кристаллизация минералов, содержащихся в цементе, при их контакте с водой. Скорость процесса существенно зависит от температуры, при которой он происходит. При низких плюсовых температурах твердение смеси существенно замедляется, при отрицательных — из-за замерзания воды прекращается совсем. Главные задачи противоморозных модификаторов — снизить температуру замерзания воды затворения и ускорить процесс затвердевания бетонной смеси.

Существует мнение, что противоморозные добавки вызывают рост коррозионных процессов арматуры. Однако новые виды модификаторов с содержанием нитрита натрия и нитрит-нитрат кальция являются ингибиторами, то есть замедлителями коррозии.

В качестве противоморозных добавок в условиях индивидуального строительства целесообразно использовать соли органических кислот, таких как, например, формиат натрия. Они оказывают меньшее негативное влияние на здоровье, по сравнению с нитритом натрия, и удобны в применении.

Существует и второе предубеждение против модификаторов противоморозной группы — более низкая прочность бетонов с добавками по сравнению с материалом без добавок. На самом деле, в начальный период твердения смеси с модификаторами наблюдается некоторое отставание по прочностным свойствам, которое к нормативным 28 суткам полностью исчезает. Далее зачастую наблюдается больший рост марочной прочности бетонов с противоморозными добавками по сравнению с традиционными смесями.

Если не знаете, как сделать бетон для фундамента, наша статья вам поможет. Вы узнаете, как приготовить и залить бетон для фундамента своими руками.

Узнайте по этой ссылке строительные расценки на бетонные работы.

По применению противоморозных добавок можно сделать следующие положительные выводы:

они увеличивают плотность, следовательно, водонепроницаемость;
способствуют росту прочностных характеристик;
оказывают ингибирующее воздействие на коррозионные процессы, которым подвержена стальная арматура.

Ускорители твердения — это добавки, которые могут применяться в комплексе с пластификаторами, несколько замедляющими процесс застывания бетонной смеси.

Некоторые области применения модификаторов-ускорителей:

при проведении нестандартных заливок, когда для скорого продолжения работ требуется быстрое застывание нижнего слоя;
при бетонировании в условиях пониженных температур, для ускорения процесса гидратации;
при изготовлении сборных бетонных и железобетонных конструкций из бетонных смесей на плотных и на пористых заполнителях.

Применяют добавки как отечественных, так и зарубежных производителей. Предлагаются добавки для зимнего бетонирования, ремонтных работ, производства ЖБИ, а также сверхсильные модификаторы-ускорители для торкрет-бетонов.

Замедлители схватывания бетонов служат для увеличения срока живучести бетонных смесей. Они применяются в случаях необходимости перевозки бетонной смеси на дальние расстояния или при невозможности немедленного начала работ по заливке бетона.

Для улучшения стойкости бетонов к деформирующим нагрузкам была разработана технология эффективного дисперсного армирования смеси полимерными волокнами — фиброй.

Армирующие полимерные добавки используются в конструкциях, в которых необходимо предотвратить возможность образования пластических усадочных трещин: при устройстве полов производственных, складских помещений, теплых полов, в строительстве гидротехнических сооружений, дорог, для торкрет-бетонов.

Для дисперсного армирования применяются полимерные волокна следующих видов:

стекловолокнистая фибра — для армирования бетонов с нормальным и мелким зерном;
фибрин — волокна, применяемые для мелкозернистых бетонных смесей;
фиберфлекс — волокна белого или соломенного цвета, обработанные специальными составами, обеспечивающими эффективное сцепление с компонентами смеси и повышение стойкости бетона к агрессивному действию атмосферных явлений и химических веществ;
волокна целлюлозы — нерастворимы в воде, растворах кислот и щелочей, органических растворах.

Качество бетонной смеси, используемой при строительстве, — один из определяющих факторов долговечности и прочности сооружения. Получить бетон с оптимальным сочетанием таких важных свойств, как подвижность, прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, можно только при использовании современного оборудования, точном соблюдении технологии и применении современных, эффективных модифицирующих добавок для бетона.

источник

Долговечностью бетона называется его способность длительно, в предусмотренных проектами пределах, сохранять свои эксплуатационные свойства.

Противоморозные добавки по-разному влияют на долговечность бетона. В зависимости от внешней среды, химико-ми- нералогического и вещественного состава цемента и вида заполнителя рекомендуют применять ту или иную противо — морозную добавку либо ее соче — тение с другими добавками: воздухововлекающими, газообразующими, пластифицирующими и суперпластификаторами.

8.6.1. Карбонизация бетона при хранении. Повышение непроницаемости и влагоемкости бетона вследствие большей микропористости цементного камня, а также улучшения зоны его контакта с заполнителем в присутствии основных противоморозных добавок снижает степень его карбонизации, хотя растворимость в воде углекислого газа с понижением температуры растет. При введении поташа последний, как известно, реагирует с гидроксидом кальция и алюминатными фазами цемента и цементного камня с образованием соответственно карбоната кальция и гидрокарбоалюмината кальция. Эти соли частично кольмати — руют поры, в результате чего для бетонов с добавкой поташа карбонизация за счет углекислого газа воздуха нехарактерна.

Применение противоморозных добавок в сочетании с пластифицирующими или суперпластификаторами, вводимыми для снижения водоцементного отношения, уплотняет бетон и в еще большей степени уменьшает скорость карбонизации.

Газообразующие и воздухововлекающие добавки при их совмещении с противоморозными также практически не усиливают карбонизацию бетона, так как они формируют систему условно замкнутых пор.

8.6.2. Сульфатостойкость бетона. Сульфатостойкостью бетона называют его способность длительно противостоять действию жидких сульфатных сред, чаще всего растворов сульфата натрия [25]. Разрушение бетона в этих средах обусловлено взаимодействием сульфат — ионов с алюминийсодержащими фазами цемента и цементного камня в присутствии гидроксида кальция с образованием высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальция — эттрингита.

Молекулярный объем эттрингита значительно превышает молекулярный объем исходных фаз. Кристаллизационное давление этого соединения, если оно образовалось в порах уже сформировавшегося достаточно хрупкого цементного камня, не способного к релаксации внутренних напряжений, приводит к появлению сначала микротрещин, а затем, после их слияния в магистральные трещины, к необратимому разрушению бетона.

Противоморозные добавки по-разному влияют на сульфатостойкость бетона: соли кальция, вступающие с алюминат — ными фазами цемента и цементного камня в реакции присоединения с образованием двойных солей, снижают сульфатостойкость, а соли щелочных металлов (поташ, нитрит натрия), участвующие в реакциях обмена, повышают ее. Таким образом, влияние противоморозных добавок на сульфатостойкость бетона во многом противоположно их влиянию на его морозостойкость (рис. 8.11).

Пониженная сульфатостойкость бетона с добавками — солями кальция — объясняется тем, что эттрингит — наиболее труднорастворимое соединение в ряду двойных солей: гидро — сульфо-, гидрохлор-, гидронит — ро — и гидронитриалюминатов кальция; поэтому при наличии сульфат-ионов протекают реакции замещения анионов двойных солей с образованием эттрингита [27].

При небольшой дозировке добавок — до 5% массы воды затворения — роль этих реакций в снижении сульфатостой — кости невелика и часто перекрывается их положительным влиянием на структуру и прочность бетона, поэтому при концентрации сульфатов около 5-1СГ3 кг/л (по S02

) бетон с добавками ННК и ННХК по сульфатостойкости находится на уровне эталона — бетона без добавок. Однако с ростом концентрации таких солей, что характерно для противоморозных добавок, преобладает их отрицательное влияние на сульфатостойкость бетона.

Поверхностно-активные вещества — пластификаторы, суперпластификаторы и воздухо — вовлекающие добавки — способствуют повышению сульфатостойкости бетона [26], однако в агрессивных сульфатных средах при концентрации сульфат-ионов (в пересчете на SO2-) более 5-Ю»3 кг/л их введение не дает гарантированной компенсации отрицатель-

Рис. 8.11. Зависимость коэффициента коррозионной стойкости КС цементно — песчаных растворов от концентрации добавок С при испытании образцов в течение 1 г. в растворе сульфата натрия (на кривых приведены концентрации сульфат-ионов в кг/л) (КС — отношение прочности образцов в агрессивном растворе к прочности образцов, твердевших в воде в течение того же времени). Добавки-. /- НН; 2 — HH + XK; .Ч—ХК; 4 — ННК; 5 — HHK + XK; 6 HHKM; 7 — HHK + XK + M; 8 — XH + XK

Ного воздействия кальциевых солей в больших дозировках (характерных для противоморозных добавок) на сульфато — стойкость бетона. Поэтому, если известно, что конструкция или сооружение будет эксплуатироваться в жидких сульфатных средах, то помимо применения сульфатостойкого цемента следует ограничить использование таких добавок или снизить их дозировку.

8.6.3. Щелочная коррозия заполнителя в бетоне. При наличии в цементе выше 0,6 % водорастворимых щелочных соединений (в пересчете на Na20 и КгО) или при введении в бетонную смесь соответствующих количеств добавок — солей щелочных металлов и слабых кислот — они взаимодействуют с аморфным реакционноспособ — ным кремнеземистым заполнителем — опаловидным кремнеземом с образованием растворимых силикатов натрия и калия. Это приводит к разрушению бетона продуктами реакции по механизму щелочной коррозии. Поэтому противоморозные добавки, содержащие гидроли — зующиеся соли натрия и калия — нитрит натрия и особенно поташ, запрещается применять в тех случаях, когда возникает опасность такого разрушения бетона.

Сочетание этих добавок с пластифицирующими, суперпластификаторами или с возду — хововлекающими (либо газообразующими) хотя и несколько снижает скорость щелочной коррозии бетона, не решает этой проблемы, т. е. не снимает приведенных ограничений на применение нитрита натрия и поташа.

В отличие от этого все указанные ранее соли кальция не вызывают щелочной коррозии бетона, так как образуют с аморфным кремнеземом труднорастворимые гидросиликаты кальция, экранирующие зерна заполнителя защитной пленкой.

8.6.4. Стойкость бетона в морской воде. При строительстве морских сооружений следует учитывать прежде всего наличие в морской воде хлорид — и сульфат-ионов. Первые могут вызывать коррозию арматуры, поэтому к ним относится все сказанное ранее в отношении влияния на этот процесс противоморозных добавок. Следовательно, для таких бетонов оптимальными следует считать добавки ингибирующего действия. Учитывая сказанное ранее о повышенной сульфатостойкости бетона с противоморозными добавками — солями натрия и калия, из нескольких добавок такого типа предпочтение отдают нитриту натрия, который совмещает в себе обе функции — ингибирующую и улучшающую сульфатостойкость бетона. Для предохранения этой добавки от вымывания рекомендуется ее применять в плотных бетонах, например с пластифицирующей добавкой или суперпластификатором.

8.6.5. Стойкость бетона к действию антигололедных реагентов. Наиболее распространенными антигололедными реагентами являются хлориды натрия, кальция и реже магния. Поэтому к ним частично относится сказанное ранее о действии на бетон морской воды. Однако имеются и существенные отличия между ними, обусловленные как дозировкой антигололедных реагентов (нормы их нанесения на дорожные покрытия с пересчетом на концентрацию соли в растворе после плавления снежно-ледяных образований см. выше), так и условиями эксплуатации дорог, которые часто хуже, чем условия эксплуатации морских сооружений.

Наиболее сильное влияние антигололедные реагенты оказывают на морозостойкость бетона и на коррозию стальной арматуры. Поэтому при строительстве дорог с применением противоморозных добавок они должны помимо технологического эффекта обладать также способностью повышать моро — зосолестойкость бетона и защищать стальную арматуру от коррозии. Ниже (см. пп. 8.6.6 и 8.6.7) будет показано, что в этих условиях к числу оптимальных добавок следует отнести нитрит натрия, ННК и ННКМ.

8.6.6. Коррозия арматуры. По своему влиянию на коррозию противоморозные добавки можно разделить на ингибирую — щие, не вызывающие коррозии арматуры, и стимулирующие этот процесс. Первая группа представлена нитритом натрия и. нитрит-нитратом кальция, относящимися к ингибиторам коррозии анодного действия, наиболее эффективным в условиях коррозии арматуры с достаточной толщиной защитного слоя. Ко второй группе относятся поташ, нитрат кальция, мочевина и НКМ, к третьей — хлориды кальция и натрия. Из данных рис. 8.12, на котором приведены потенциодинами — ческие кривые для разных добавок, видно, что хлорид-ионы относятся к числу сильных де — пассиваторов стали, а нитриты, наоборот, пассивируют ее. Именно поэтому использование сочетаний хлорида кальция с нитритом натрия или кальция позволяет с достаточной для

Практики полнотой затормозить коррозию арматуры в плотном бетоне ^ (см. кривые 7 и 8 рис. 8.12) при сохранении или даже усилении эффективности хлорида кальция в качестве противоморозной добавки.

Экспериментально установлено (рис. 8.13), что при этом достаточная защита арматуры от коррозии обеспечивается при соотношении Са(ІЧ02)2/СаСІ2> ^0,5 (по массе).

При использовании добавок ННХК и ННХКМ не возникает опасений, что со временем защитное действие нитрита кальция в ней снизится. Это объясняется тем, что коэффициент диффузии и энергия активации диффузии у нитрита и хлорида кальция практически одинаковы. Следовательно, в
случае вымывания добавки соотношение между этими компонентами останется неизменным. Поскольку, однако, хлорид кальция быстрее и с большей полнотой связывается в гидро — хлоралюминат кальция, чем нитрит кальция в гидронитриа- люминат, фактически со временем это отношение изменяется в пользу ингибитора коррозии [3, 16].

Нет оснований опасаться также того, что нитрит кальция связывается в гидроксинитрит кальция, так как его растворимость при температуре —5 °С составляет 15,88 %, а при температуре + 20 °С — 28,71 % [28]. Столь высокая растворимость обеспечивает достаточную концентрацию нитрит-ионов в поровой жидкости бетона, чтобы надежно предохранить арматуру от коррозии под действием хлорида кальция.

В случаях когда требуется защитить арматуру в бетоне от коррозии под действием агрессивных хлорид — или суль — фат-ионов, проникающих в конструкцию или сооружение извне, например в морских сооружениях и на дорогах при применении в качестве антигололедных реагентов хлористых солей, а также в условиях эксплуатации железобетона с трещинами рекомендуется применение ингибирующих противоморозных добавок.

Нитрат кальция не вызывает коррозии стали. Кроме того, поскольку эта добавка, как и НКМ, уплотняет бетон, в ее присутствии можно не опасаться за сохранность ненапряженной арматуры. Однако при использовании в предварительно напряженном железобетоне термически упрочненных сталей, склонных к коррозионному растрескиванию, применение нитрата кальция запрещено, так как он усиливает коррозионный процесс. С учетом этого в настоящее время в СССР разработана термомеханически и термически упрочненная арматурная сталь, предназначенная для эксплуатации в присутствии нитратов.

Поташ за счет высокой щелочности среды пассивирует стальную арматуру.

Введение совместно с проти — воморозными добавками пластифицирующих, суперпластификаторов и воздухововлекаю — щих добавок при неизменном водоцементном отношении практически не сказывается на коррозии арматуры, а при снижении водоцементного отношения снижает коррозию (при эксплуатации особо плотного бетона) вследствие увеличения омического сопротивления и затрудненного доступа к арматуре кислорода воздуха.

8.6.7. Морозостойкость бетона. Как известно [28—30], существуют две основные гипотезы разрушения бетона при его циклическом замораживании во влажном состоянии и оттаивании: согласно первой, главная причина заключается в локальных растягивающих напряжениях, вызванных образующимся льдом (объем льда на 9 % больше объема воды); согласно второй, пользующейся большим признанием,— в гидравличес
ком давлении поровой жидкости, отжимаемой этим льдом, причем ксамым нежелательным относятся «переходные» поры с радиусом от 3 до 100 нм. Обе гипотезы не противоречат друг другу, так как в их основе первопричиной во всех случаях признается образование льда.

Таблица 8.22 МОРОЗОСТОЙКОСТЬ ЦЕМЕНТИО-ПЕСЧАИЫХ ОБРАЗЦОВ С ПРОТИВОМОРОЗНЫМИ ДОБАВКАМИ В ДОЗЕ 15 %

Коэффициент морозостойкости К*рз (по изменению прочности образцов при изгибе) после числа циклов

источник

Здравствуйте. Недавно наблюдал, как рабочие на строительстве соседнего дома замешивали раствор и добавляли в него какие-то волокна. Это какие-то армирующие добавки для бетона? Хотелось бы узнать, что это за добавки, в чем смысл их использования и где их можно применять. Конкретно интересует стяжка на пол и штукатурка для стен, так как мне как раз предстоят эти работы в своем строящемся доме.

Также буду благодарен за советы по изготовлению таких растворов и пропорциям компонентов.

Здравствуйте, Марат. Вы совершенно правы: загадочные волокна, добавляемые в бетонную смесь – это армирующий материал, который носит общее название фиброволокно.

В строительстве применение фибробетона в последнее время очень распространено и встречается буквально везде, начиная от штукатурки и заканчивая устройством фундаментов.

Традиционно бетонные конструкции армируют металлическими элементами для придания им прочности. Арматура принимает на себя основную нагрузку, повышая надежность бетона.

Но она укрепляет лишь определенную площадь изделия непосредственно рядом с собой. Тогда как фиброволокно равномерно распределяется по всей массе раствора, образуя сплошное прочное соединение.

Кроме того, как вы знаете, цементные смеси при высыхании дают усадку с образованием трещин, и это один из основных их недостатков. А бетон со стекловолокном или другими подобными добавками практически не трескается, так как фибра повышает его устойчивость к подобным деформациям.

Помимо этого фиброволоконные добавки придают раствору и другие положительные свойства:

Делают его более однородным в массе, препятствуют расслоению структуры;
Повышают его адгезию;
Придают устойчивость к истиранию и повышают прочность на изгиб;
Увеличивают морозостойкость;
За счет блокирования цементных капилляров повышают водостойкость.

Совет. Чтобы получить качественный раствор, обладающий всеми этими свойствами, готовить его лучше не своими руками, а в бетономешалке. Это позволит более равномерно распределить частицы наполнителя и уплотнить их.

Ещё один огромный плюс – это снижение себестоимости бетонных работ. Цена раствора с армирующими добавками значительно ниже, чем бетона, армированного металлической сеткой, которая к тому же подвергается коррозии.

Существует несколько видов фибры в зависимости от того, из какого материала она изготовлена. Самые востребованные – это металлическая, базальтовая, полипропиленовая и стекловолоконная. Каждая из них имеет свою область применения и норму расхода.

Посмотрите, для чего служит та или иная добавка:

Металлическое фиброволокно используют при устройстве фундаментов, отмосток и дорожек, при изготовлении тротуарной плитки и различных литых форм.

Полипропиленовая добавка – самая распространенная благодаря высоким эксплуатационным показателям и доступной цене. Её используют для приготовления цементных стяжек, штукатурок, а также пено- и газобетонных блоков. Область применения базальтовой фибры та же, что и полимерной. Кроме того, её используют для создания изделий из гипса. Стекловолокно для бетона добавляется, чтобы придать ему пластичность. Из раствора с таким наполнителем удобно изготавливать объемные и изогнутые элементы декора, а также использовать его для реставрационных работ.

Расход фибры для производства бетонных изделий различается в зависимости от их назначения, величины нагрузки и сферы применения.

Существует инструкция по определению расходных норм добавок для приготовления качественных смесей:

Изготовление гипсовых изделий (фасадная облицовка, декоративный искусственный камень) – 0,4-0,8 кг/м3;
Пенобетон, полистиролбетон и другие виды пористых бетонов – 0,6-0,9 кг/м3;
Сухие строительные смеси и штукатурки – 0,6-0,9 кг/м3;
Бетон для дорожек и автомобильных стоянок – 1,0-1,5 кг/м3;
Цементно-песчаная стяжка, тротуарная плитка и другие покрытия с высокой нагрузкой – 1.8-2.7 кг/м³.

Обратите внимание! Введение добавок в строительный раствор производится в разные моменты его приготовления в зависимости от их вида. Например, полипропиленовую фибру смешивают с сухими компонентами, а затем добавляют воду. А базальтовые волокна засыпают в мокрый раствор и перемешивают.

Более подробную информацию об армирующих фиброволокнах вы получите из видео в этой статье. Но надеемся, что ответ на свой вопрос вы уже получили и поняли, для чего они нужны.

Если резюмировать изложенные выше тезисы, то применение фибробетона повышает прочность, надежность и долговечность строительных конструкций.

источник

14 Июл 2019 admin 12