Author: zonemeat 17.04.2018 0 Comments

Застосування добавок є найбільш ефективним способом, що підвищує якість бетонів, що не вимагає великих капітальних витрат. Грамотне застосування цільових комплексних добавок дозволяє вирішити будь-які проблеми, пов’язані з отриманням бетонів із заданими властивостями. Висока міцність, низька проникність, підвищена довговічність і морозостійкість можуть бути досягнуті із застосуванням високорухливих бетонних сумішей, що містять сучасні добавки.

Всі добавки можна розділити на шість груп.

 

Суперпластифікатори – дозволяють підвищити рухливість бетонної суміші, або збільшити міцність, щільність і водонепроникність бетону, або знизити витрату цементу при забезпеченні необхідної міцності бетону.

 

Прискорювачі набору міцності – збільшують швидкість набору міцності в ранні терміни твердіння (1-3 доби), підвищують марочну міцність бетону.

 

Добавки, що регулюють збереженість рухливості бетонної суміші, – затребувані в жарку пору року або при необхідності тривалого перевезення бетонної суміші.

 

Добавки з протиморозним ефектом – забезпечують проведення бетонних робіт в зимовий час при температурах до мінус 15 ° С і навіть до мінус 25 ° С

 

Модифікатори бетону – бетони з цими добавками мають клас по міцності до В80 при застосуванні цементів марки 500, відрізняються зниженою проникністю, морозостійкістю, корозійною стійкістю і довговічністю, при цьому бетонна суміш може мати високу рухливість.

 

Добавки для бетонів що самоущільнюються– допомагають вирішити проблему бетонування тонкостінних, густоармованих конструкцій.

 

Комплексні добавки – об’єднують в собі декілька видів впливу на бетонну суміш.

Крім того, комплексні добавки рятують виробників бетону від пошуків декількох різних компонентів для отримання потрібних властивостей. Адже ці компоненти повинні ще й мирно «уживатися» в одній суміші, не вступати між собою в якісь небажані реакції.

Більшість добавок, вироблених за кордоном, – комплексної дії. Однак, результати численних досліджень, проведених спеціальними лабораторіями, показали, яка б хороша не була б добавка, як би добре вона не рекламувалася, як би добре вона себе не зарекомендувала на Заході, це не означає, що і у нас, на наших інертних матеріалах і цементі, вона покаже гарні результати. Треба мати на увазі, що там, за кордоном, дуже висока якість цементу та інших компонентів бетону. Там, зокрема, велика увага приділяється зерновим складом щебеню і навіть піску. Наприклад, в Німеччині фракціонований пісок на бетонному виробництві розділений на окремі купи, і кожен споживач отримує бетон з таким зерновим складом, який він замовляв. Значить, і добавки в такому бетоні працюватимуть на всі 100%.

Досвід виробничників показав, що імпортні добавки в ряді випадків погано працюють як з вітчизняними цементами, так і в поєднанні з вітчизняними добавками. Наприклад, деякі шведські суперпластифікатори несумісні з тими вітчизняними, які забезпечують морозостійкість бетону. Тобто, вибравши одну добавку іноземної фірми, виробничники, як правило, змушені використовувати і інші добавки того ж виробника. А це не вигідно з економічної точки зору, тому що є аналоги вітчизняного виробництва, набагато дешевші.

У нашій країні номенклатура модифікаторів, запропонованих до застосування, досить обширна (кількість модифікаторів, тільки що входять до переліку будівельного каталогу СК-4 «Хімічні добавки для бетонів і будівельних розчинів», перевищує 80 найменувань).

Для регулювання властивостей бетону, бетонної суміші і економії цементу застосовують різні добавки. Їх поділяють на два види: хімічні добавки, що вводяться в бетон в невеликій кількості (0,1 2% від маси цементу) і змінюють в потрібному напрямку властивості бетонної суміші і бетону, і тонкомолоті добавки (5-20% і більше), що використовуються для економії цементу, отримання щільного бетону при малих витратах цементу і підвищення стійкості бетону. Застосування хімічних добавок є одним з найбільш універсальних, доступних і гнучких способів управління технологією бетону і регулювання його властивостей. Якщо раніше найбільш широко в будівництві використовувалися у вигляді добавок окремі хімічні продукти і модифіковані відходи промисловості, то в даний час переважають добавки, спеціально приготовлені для бетону (суперпластифікатори, органо-мінеральні та інші). Плани розвитку будівельної індустрії передбачають значне розширення виробництва бетонних сумішей з використанням ефективних добавок, застосування нових видів добавок.

 

Хімічні добавки класифікують за основним ефекту дії:

1) регулюють властивості бетонних сумішей:
– пластифікуючі добавки, що збільшують рухливість бетонної суміші;
– стабілізуючі добавки, що попереджають розшарування бетонної суміші;
– водоутримуючі, що зменшують водовідділення;

2) добавки регулюють схоплювання бетонних сумішей і твердіння бетону:
– добавки, що прискорюють або зменшують швидкість твердіння, що прискорюють твердіння, що забезпечують твердіння при негативних температурах (протиморозні);

3) регулюючі щільність і пористість бетонної суміші і бетону: повітровтягуючі, газоутворюючі, піноутворюючі, що ущільнюють (повітровидаляючі і кольматуючі пори бетону);

4) добавки – регулятори деформацій бетону, що розширяючі добавки;

5) що підвищують захисні властивості бетону сталі, інгібітори корозії сталі;

6) добавки – стабілізатори, що підвищують стійкість бетонних сумішей проти розшарування, що знижують водовідділення;

7) добавки що надають бетону спеціальні властивості:
– гідрофобізуючі добавки, що зменшують змочування бетону;
– антикорозійні добавки, що підвищують стійкість в агресивних середовищах, фарбувальні, що підвищують бактерицидні та інсектицидні властивості, електроізоляційні, електропровідні, протирадіаційні.

Деякі добавки мають поліфункціональну дію, наприклад, пластифікуючі і повітровтягуючі, газоутворюючі і пластифікуючі і ін. В цьому випадку добавку класифікують за найбільш вираженим ефектом дії.

Велике значення має ефективність впливу добавки на бетонну суміш або бетон, яку зазвичай оцінюють за величиною максимального технічного ефекту, що досягається при введенні даної добавки. Добавки одного класу можуть помітно відрізнятися за ефективністю. У цьому випадку застосовують додаткову класифікацію добавок по групах, які володіють певною ефективністю. Наприклад, добавки пластифікатори ділять на чотири групи або категорії по ефективності (табл. 1.1).

 

Таблиця 1.1
Класифікація пластифікаторів

Категорія	Група	Ефективність дії
		Зміна усадки, см	Зменшення водопотреби рівноподвижних сумішей,%
I	Суперпластифікатор	Від 2..3 до 20	Щонайменше 20
II	Сильний пластифікатор	Від 2..3 до 4 ... 20	10
III	Середній пластифікатор	Від 2 ... 3 до 8 .. 14	5
IV	Слабкий пластифікатор	Від 2 ... 3 до 6. .8	менше 5

Пластифікатори бетонних сумішей почали широко застосовуватися в 40-50х роках, і сьогодні вони займають провідне місце серед хімічних добавок, що застосовуються в технології бетону. Як пластифікуючих добавок широко використовують поверхнево-активні речовини (ПАР), нерідко одержувані з вторинних продуктів та відходів хімічної промисловості.

ПАР ділять на дві групи:

I група – пластифікуючі добавки гідрофільного типу, що сприяють дисперсіюванню колоїдної системи цементного тіста і тим самим поліпшують його текучість;

II група – гідрофобізуючі добавки, що залучають до бетонну суміш дрібні бульбашки повітря. Молекули поверхнево-активних гідрофобних добавок, адсорбуючись на поверхні розділу повітря – вода, знижують поверхневий натяг води і стабілізують дрібні бульбашки в цементному тесті. Добавки II групи, основним призначенням яких є регулювання структури і підвищення стійкості бетону, мають при цьому помітний пластифікуючий ефект.

З добавок I групи широко відома сульфітно-дріжджо-бражка (СДБ). Ця добавка являє собою кальцієві солі лігносульфінових кислот. Отримують її у вигляді рідини з сульфітних лугів, що утворюються при переробці целюлози. Випускають також пластифікатор адипінової лужної (ПАЩ-1), упарену післядріжджову брагу (УПБ), пластифікатор ВРП-1 і ін.

 

До добавок II групи відносять: смолу нейтралізовану повітровтягуючу (СНП); натрієву сіль абіетинової кислоти, що отримується у вигляді порошку або рідини шляхом омилення каніфолі їдким натром; омиленого деревного пеку (препарат ЦНПІПС-1) – пасту, одержану нейтралізацією їдким натром рідких кислот деревного пеку; смолу деревну омилену (СДО), синтетичну поверхнево-активну добавку (СПД), що отримується з відходів нафтопереробки, сульфанол (С), (ОП) і ін.

У звичайних бетонах в якості пластифікатора широко використовують СДБ. СДБ підвищує рухливість бетонної суміші, її однорідність, текучість при перекачуванні насосом, сприяє збереженню легкоукладальності суміші в часі, дозволяє за рахунок зменшення витрати води скоротити на 8-12% витрату цементу, або при незмінній витраті цементу знизити водо-цементне співідношення і трохи підвищити міцність бетону, його водонепроникність і морозостійкість. СДБ трохи уповільнює твердіння бетону в ранньому віці, тому при виробництві збірного залізобетону її застосовують у поєднанні з добавками – прискорювачами твердіння цементу. Добавка зменшує тепловиділення цементу в перші дні твердіння, що полегшує зведення масивних залізобетонних споруд; СДБ в основному впливає на цементне тісто, тому найбільш ефективно її застосування в бетонах з досить високою витратою цементу.

 

Повітровтягуючі добавки використовують головним чином для підвищення морозостійкості бетонів і розчинів. Ці добавки трохи знижують міцність бетону (1% залученого повітря знижує міцність бетона на стиск на 3%), тому не слід в бетонну суміш з метою її пластифікації вводити велику кількість повітроутягуючої добавки. Вміст залученого повітря становить зазвичай 4-5%. У цьому випадку міцність бетону практично не знижується, так як негативний вплив залученого повітря нейтралізується підвищенням міцності цементного каменю внаслідок зменшення водоцементного співідношення за рахунок пластифікуючого ефекту добавки. Повітровтягуюча добавка гідрофобізує пори і капіляри бетону, а повітряні бульбашки служать резервним об’ємом для замерзання води без виникнення великих внутрішніх напружень. В результаті значно підвищуються водонепроникність і морозостійкість бетонів. Повітровтягуючі добавки більш ефективні в бетонах з малою витратою цементу.

 

Як газоутворюючі добавки широко використовують алюмінієву пудру (ПАК) і ГКЖ-94. Навпаки, для ущільнення структури бетону додають нітрат кальцію (НК), хлорид і сульфат заліза (ХЖ і СЖ), сульфат алюмінію (СА), діетіленгліколеву ДЕГ-1 або тріетіленгліколеву ТЕГ-1 смоли.

 

Для уповільнення схоплюваності застосовують кормову цукрову патоку (КП), нітролотріметіленфосфонову кислоту (НТО) і маткові розчини її виробництва, а також добавки СДБ, ГКЖ-10 і ГКЖ-94 в підвищених дозах.

 

Для гідрофобізації бетону, підвищення його стійкості в агресивному середовищі і довговічності застосовують гідрофобно-пластифікуючі кремнійорганічні рідини: метилсіліконат натрію ГКЖ-11, етилсіліконат натрію ГКЖ-10, етилгідросилоксанову рідину ГКЖ-94.

 

Для ущільнення структури бетону використовують FеСl3, як інгібітори корозії – нітрит натрію, біхромат калію, для поліпшення протирадіаційних властивостей – солі важких металів, для підвищення електропровідності – кокс, для додання бактерицидних властивостей – ОСС, для стабілізації бетонної суміші – метил целюлозу та ін.

Перераховані добавки не вичерпують усього різноманіття наявних сьогодні в арсеналі технолога модифікаторів бетону. Вміле користування ними забезпечує значне повищення якості бетону і економію ресурсів при його виготовленні.
Хімічні добавки поставляються в вигляді водних розчинів, порошків і емульсій. Більшість добавок розчиняються у воді, і їх вводять в бетонозмішувач у вигляді попередньо приготованого розчину. Деякі добавки вводять у вигляді емульсії (ГКЖ-94) або у вигляді суспензій у воді (ПАК). Оптимальне дозування добавки залежить від виду цементу, складу бетонної суміші, технології виготовлення конструкції. Зазвичай застосовують (% від маси цементу): пластифікуючих добавок – 0,1-0,3; суперпластифікаторів – 0,5-1; повітроутягуючих добавок – 0,01-0,05; прискорювачів твердіння – 1-2. На практиці оптимальне дозування добавки визначають дослідним шляхом.

Для отримання ефекту поліфункціональної дії застосовують комплексні добавки, що включають кілька компонентів, наприклад, добавки, одночасно пластифікуючі бетонну суміш і прискорюють тверднення бетону, та ін. Розроблена велика кількість різноманітних комплексних добавок, що дозволяють здійснювати дієве управління властивостями і технологією бетону. Комплексні добавки умовно можна розділити на п’ять груп: суміші поверхневоактивних речовин (I), суміші поверхневоактивних речовин і електролітів (II), суміші електролітів (III), комплексні добавки на основі суперпластифікаторів (IV), складні багатокомпонентні комплексні добавки (V).

 

У комплексних добавках I групи найбільш часто застосовують поєднання пластифікуючих компонентів диспергуючої дії і гидрофобізуючих повітроутягуючих (СДБ + СНО, ПАЩ + СПД) або гидрофібізуючих газоутворюючих компонентів (СДБ + ГКЖ-94). Перші компоненти добре пластифікують жирні бетонні суміші з високою витратою цементу, другі, навпаки, худі бетонні суміші.
Внаслідок відмінності в сорбційної здатності до мінералів цементного клінкеру добавки показують різну ступінь ефективності при використанні різних по мінералогічному складу цементів. СДБ виявляються більш ефективними при застосуванні аллюміатних цементів, а гідрофобні добавки – при застосуванні цементів з підвищеним вмістом силікатів кальцію.

У комплексних гідрофобно-пластифікуючих добавок окремі компоненти доповнюють один одного, роблячи добавки більш універсальними.

Добре пластифікуючи бетонну суміш, комплексні добавки I групи одночасно змінюють у потрібному напрямі структуру бетону і її властивості. В результаті в 2-5 разів збільшується морозостійкість бетону, на 1-2 марки – його водонепроникність, підвищується його корозійна стійкість. Задана рухливість бетонної суміші зберігається у продовж 2-3 години, що особливо важливо при транспортуванні суміші на великі відстані і при бетонуванні в умовах сухого жаркого клімату. У ряді випадків на 5-10% скорочується витрата цементу для отримання бетону із заданими технічними показниками.

Поєднання ПАР з різним механізмом впливу на бетонну суміш може сприяти підвищенню загального пластифікуючого ефекту. Наприклад, введення в розчин СДБ кубових залишків синтетичних жирних кислот (КОСЖК) або кубових залишків вищих жирних спиртів (КОВЖС) сприяє зниженню повтровтягування і тим самим дозволяє збільшити дозування СДБ і відповідно рухливість бетонної суміші.

Цікавим новим напрямком є ​​поєднання пластифікуючого і стабілізуючого компонентів, наприклад СДБ і поліокситилена (ПВЕ) або СДБ і метилцелюлози (МЦ). Ці добавки дозволяють отримувати бетонні суміші з підвищеною зв’язністтю, що сприяє транспортуванню бетонної суміші по лотках і трубопроводах, виготовленні виробів методом екструзії, забезпечують нерозшарування легких бетонних сумішей.

Разом з тим комплексні добавки I групи трохи уповільнюють гідратацію цементу, що необхідно враховувати при виготовленні конструкцій. Бетон з такими добавками слід витримувати не менше 2 годин до теплової обробки, швидкість підйому температури не повинна перевищувати 15-20oС/год, а загальна тривалість обробки їх повинна становити не менше 13 год для бетонів на портландцементах і не менше 14 годин для бетонів на шлако і пуцоланових цементах.

 

Комплексні добавки II групи, що включають ПАР і електроліти, розширюють можливість модифікації бетону і бетонної суміші. Введенням електролітів регулюється темп твердіння і поліпшуються структурно-механічні властивості бетону, наприклад, підвищується його щільність, а ПАР дозволяють регулювати рухливість бетонної суміші, вміст повітря, надають бетонам деякі спеціальні властивості (гидрофобность і ін.).

У технології бетону використовують добавки СДБ-СН, СДБ + ННХК, СДБ + ГКЖ-94 + СН, ГКЖ-10 + НК та ін. Поєднання СДБ з СН або ННХК забезпечує достатній темп твердіння бетону і позитивно впливає на його щільність і непроникність , дозволяючи одночасно економити 8-15% цементу за рахунок зниження водпотреби бетонної суміші. При збереженні його заданої рухливості поєднання з електролітами кремнійорганічних з’єднань забезпечує високу морозостійкість і корозійну стійкість бетону.

Разом з тим, проектуючи комплексні добавки II групи, необхідно враховувати, що деякі компоненти можуть мати несумісність. Наприклад, деякі ПАР утворюють з кальцієвими і алюмінієвими солями важкорозчинні сполуки; електроліти в ряді випадків знижують ефективність повітроутягуючих добавок і т. д. Іноді, щоб зменшити негативний вплив несумісності окремих компонентів комплексної добавки, застосовують їх роздільне введення в бетонну суміш, що ускладнює технологію і призводить до додаткових витрат.

 

У комплексних добавках III групи поєднання електролітів з різним механізмом впливу на бетонну суміш і бетон, дозволяє усунути недоліки деяких однокомпонентних добавок і домогтися поліфункціонального ефекту. Наприклад, поєднання прискорювачів твердіння і інгібіторів (ННХК, ХК + НН, ННК) зменшує небезпеку корозії арматури в залізобетонних конструкціях, а поєднання поташу і алюмінату натрію регулює терміни схоплювання бетонної суміші. Найбільш широко комплексні добавки III групи використовують при зимовому бетонуванні.

 

Особливий розвиток комплексні добавки отримали зі створенням і впровадженням в промисловість суперпластифікаторів (IV група). Багато суперпластифікаторів по суті представляють собою комплексні добавки на основі високоефективних поверхнево-активних речовин. Наприклад, суперпластифікатор С-3 поряд з основним діючим компонентом – продуктом конденсації нафталінсульфокислоти і формальдегіду містить невеликі добавки лігносульфонатів і сульфату натрію. До суперпластифікаторів додають хлорид, нітрат і глюконат кальцію, тиосульфат і бікарбонат натрію, лігносульфонати, поліоксиетилен, карбоксиметилцеллюлозу, синтетичні мікропіноутворювачі, солі винної кислоти, похідні цукрів і інші речовини.

Введення в суперпластифікаторів додаткових компонентів: дозволяє регулювати терміни схоплювання і темп твердіння бетону; збільшити терміни збереження рухливості бетонної суміші; зменшити водовіддіення і розшарування бетонної суміші; регулювати вміст повітря у бетонній суміші, пористу структуру бетону і її проникність, і тим самим забезпечувати задану морозостійкість; підвищити щільність, водонепроникність і міцність бетону; поліпшити якість поверхні бетону; зменшити витрату синтетичного продукту і знизити вартість добавки без погіршення її властивостей. Залежно від призначення комплексної добавки підбираються додаткові компоненти до суперпластифікатора.

У нашій країні розроблені і впроваджуються в технологію бетону високоефективні комплексні добавки на основі суперпластифікаторів. Комплексні добавки, що включають суперпластифікатор і прискорювач твердіння (С-3 + СН, 10-03 + СН, С-З + ННХК, 10-03 + ННХК і ін.), Скорочують на 20-40% час \х обробки, особливо при форсованих режимах обробки, а в деяких випадках дозволяють відмовитися від неї. Для економії суперпластифікатора і кращого збереження рухливості бетонної суміші в часі застосовують стабілізатори, наприклад СДБ. У виробництві збірного залізобетону ефективні комплексні добавки 10-03 + СДБ + ННХК, 10-03 + СДБ + СН та ін.

Для підвищення морозостійкості ефективні комплексні добавки, що включають суперпластифікатор і повітровтягувальних компонент (С-З + СНО, 10-03 + СНО, 10-03 + СДБ + СНО та ін.). Для інтенсифікації твердіння в них може вводитися прискорювач твердіння, для захисту арматури від корозії – інгібітор (С-3 + СНО + ННХК, 10-03 + СНО + ННХК). Застосування подібних добавок забезпечує високу морозостійкість бетонів, отриманих на основі високорухливих і литих бетонних сумішей.

До складу комплексних добавок, призначених для підвищення корозійної стійкості залізобетонних конструкцій в агресивному середовищі, включають суперпластифікатор, гідрофобізуючу повітровтягуючу добавку і ефективні інгібітори: нітрит натрію, тетраборат натрію, біхромат калію (С-3 + СНО + НН, 10-03 + СНО + НН , З-З + ГКЖ-10 + БК, Ю-03 + ГЮК-10 + НН).

Для значного збільшення часу збереження рухливості бетонної суміші (до 3 – 6 год) до суперпластифікаторів додають уповільнювачі схоплювання (НТФ, КП).

Комплексні добавки на основі суперпластифікаторів є найбільш ефективними і перспективними модифікаторами властивостей бетонної суміші та бетону. У найближчі роки застосування їх в технології бетону буде розвиватися швидкими темпами.

 

До комплексних добавок V групи можна віднести складні багатокомпонентні комплекси, призначені для спеціальних цілей. Наприклад, до них відноситься добавка, що включає ПАК + СДБ + СН і призначена для отримання безусадочних і розширювальних бетонів, і ін. До цієї групи комплексних добавок можна віднести і бітумні емульсії і суспензії. Ці добавки мають гідрофобним-пластифікуючим ефектом і застосовуються для підвищення непроникності бетону. До складу бітумної емульсії входять бітум (як правило, марки БН), СДБ, що служить емульгатором, – 5%, вода – 45%. Суспензія містить 45% бітуму, 2% СДБ (50% -ного водного розчину), 53% каолінової суспензії. Бітумні дисперсії вводять в бетонну суміш в кількості 5-7% від маси цементу. При використанні бітумних емульсій необхідно враховувати, що солі кальцію, які виділяються при гідролізі цементу, можуть змінювати хімічну природу деяких емульгаторів, що призводить, в свою чергу, до перетворення прямої емульсії (бітум в воді) у зворотний (вода в бітумі). В результаті замість позитивного може спостерігатися негативний вплив подібних емульсій на бетонну суміш і бетон. СДБ є емульгатором, що не викликає зміну фаз, і може успішно використовуватися в цій якості.

Поліпшенню властивостей бітумних емульсій сприяє застосування твердих порошкоподібних емульгаторів-стабілізаторів. Додавання високодисперсних гідрофільних компонентів, наприклад, каоліну, бентонітової глини з граничним кутом змочування менш 90o, сприяє отриманню прямої суспензії, в якій при змішуванні з цементним тестом не відбувається звернення фаз.

Комплексні добавки, що включають емульгатор (СДБ) або вирівнювач (речовина, що сприяє рівномірному розподілу одного компонента в іншому, наприклад ОП-7), гідрофобізатор (СНО і ін.) І тонкодисперсні гідрофільні порошки (бентонітова глина) використовують для стабілізації властивостей литих бетонних сумішей. Спільне застосування подібних добавок в поєднанні з суперпластифікатором забезпечує отримання литих бетонних сумішей без розшарування.

Комплексні добавки випускають у вигляді готового продукту або готують безпосередньо на бетонозмішувальних вузлах з окремих компонентів, що вимагає додаткового обладнання і витрат. Найбільш технологічно застосування водних розчинів і паст-добавок, а для районів Крайньої Півночі і Далекого Сходу – порошкоподібних добавок.