Химические добавки для модификации бетона изотов

Обновлено: 25.01.2025

ХИМИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ БЕТОНА

Под добавками для бетонов и строительных растворов в соответствии с ГОСТ 24211–2003 понимаются различные продукты, вводимые в бетонные и растворные смеси с целью улучшения их технологических свойств, повышения строительно-технических свойств бетонов и растворов и придания им новых свойств.

Добавки представляют собой химические вещества (реагенты) как органического, так и неорганического строения, сложного или простого состава. Они вводятся в состав бетона, как правило, с водой затворения и могут иметь жидкое, твердое или пастообразное состояние.

Назначение добавок весьма разнообразно. Их количество, нашедшее применение в производстве раствора, бетона и железобетонных конструкций, составляет более 300 наименований. В стадии исследования и промышленного испытания находятся около 1000 наименований добавок.

Столь широкая номенклатура химических добавок для раствора и бетона обусловлена в большинстве случаев стремлением использовать для улучшения свойств бетона, снижения расхода цемента или уменьшения энергетических затрат при производстве железобетона, различных отходов и попутных продуктов многих отраслей промышленности. С другой стороны, необходимость поиска все новых добавок обуславливается избирательным характером их модифицирующего эффекта, который зависит не только от химического состава добавок, но и от химического и минералогического состава цемента, тонкости его помола, наличия и количества щелочей в составе цемента. Величина модифицирующего эффекта многих добавок зависит и от удельного расхода цемента в бетонной смеси, содержания и типа минеральных добавок, водоцементного отношения, режимов тепловой обработки железобетонных конструкций.

Проблема использования добавок для модификации бетонов является многоплановой. В мировой практике в настоящее время нет единой классификации добавок к цементам и бетонам. В разных странах разработаны свои классификационные схемы.

Оптимальную дозировку добавки подбирают следующим образом.

В бетонные смеси вводят добавки в количестве, равном граничным значениям, указанным в нормативной документации на добавку с 2 – 4 промежуточными дозировками добавки, отличающимися друг от друга на 20 – 30%. Строят графическую зависимость, связывающую показатели качества бетонных смесей и/или бетонов, являющихся критерием эффективности по ГОСТ 24211, с дозировкой добавки. При этом работу проводят при температуре окружающего воздуха и материалов (20±5)°С, за исключением работы с противоморозными добавками; тепловую обработку бетонов проводят в пропарочной камере по режиму 3+3+6+2 ч при температуре изотермического прогрева 80°С для портландцемента и 90°С для шлакопортландцемента.

Эффективность добавок по критерию эффективности оценивают в лаборатории предприятия и на производстве при соблюдении следующих условий:

а) изготавливают бетон контрольного и основного составов, применяемых на производстве;

б) в лабораторных и производственных условиях уточняют выбранную оптимальную дозировку добавки с учетом цели ее применения;

в) работу проводят при температуре окружающего воздуха и материалов, соответствующих условиям производства;

г) тепловую обработку бетонов проводят по режимам, принятым на производстве:

– в лабораторных условиях – в лабораторной пропарочной камере;

– в производственных условиях – вместе с соответствующими изделиями и конструкциями.

Исследование эффективности добавки следует начинать с определения основного положительного эффекта, для достижения которого добавка предназначена (по ГОСТ 24211), и экспериментального уточнения оптимального количества добавки.

Наряду с основным положительным эффектом следует определять наличие возможных вторичных положительных эффектов, являющихся следствием основного эффекта, а также побочных (положительных или отрицательных) эффектов, проявляющихся одновременно с основным.

При исследовании эффективности вновь разрабатываемых добавок в обязательном порядке следует изучить влияние выбранной оптимальной дозировки добавки на следующие показатели качества материала:

– на удобоукладываемость (по ГОСТ 10181.1), водо- и раствороотделение (по ГОСТ 10181.4) бетонной смеси;

– на прочность при сжатии (по ГОСТ 10180), высолообразование, защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре. За базу сравнения принимают контрольный состав. Отказ от исследования любого из названных показателей качества должен быть обоснован.

Для добавок, вызывающих коррозию арматуры, следует ограничить область их применения в железобетоне.

Определения отдельных классификационных групп добавок

Пластифицирующие добавки –это вещества, обладающие поверхностно-активными свойствами, увеличивающие подвижность или удобоукладываемость бетонных смесей. Использование пластифицирующего эффекта добавок в технологии железобетонных конструкций позволяет существенно облегчить формирование изделий или, при сохранении неизменной подвижности смеси, снизить ее водосодержание и за счет этого уменьшить пористость, повысить плотность, прочность, и некоторые другие характеристики бетона.

Стабилизирующие добавки –вещества, способствующие снижению расслаиваемости бетонной смеси.

Водоудерживающие добавки – вещества, способствующие снижению водоотделения бетонной смеси.

Воздухововлекающие добавки – поверхностно-активные вещества, способствующие вовлечению в бетонную смесь при ее перемешивании мелкодисперсного воздуха, равномерно распределенного в бетоне.

Пенообразующие добавки – поверхностно-активные вещества, обеспечивающие возможность получения технической пены требуемых кратности и стойкости, которые при смешении с компонентами бетонной смеси позволяют получать бетоны ячеистой или поризованной структуры.

Поризующие добавки – вещества, способствующие целенаправленному образованию в теле бетона воздушных или других газообразных пор.

Добавки, регулирующие твердение бетона (ускорители и замедлители твердения) – вещества, изменяющие кинетику набора прочности бетона в заданном направлении. Введение ускорителей твердения дает возможность получать бетон требуемой прочности в более короткие сроки, а иногда и с более высокой конечной прочностью.

Добавки, повышающие плотность бетона, его водонепроницаемость и морозостойкость, а в определенных случаях и химическую стойкость в различных агрессивных средах – вещества, снижающие водосодержание бетонных смесей, способствующие удалению воздуха и кольматации пор (водоредуцирующие и кольматирующие добавки).

Добавки, повышающие защитные свойства арматуры (ингибиторы и пассиваторы коррозии арматуры) – вещества, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость арматуры в агрессивных по отношению к ней средах.

Добавки, регулирующие сроки схватывания – вещества, ускоряющие или замедляющие процессы структурообразования бетонной смеси.

Противоморозные добавки – вещества, понижающие температуру замерзания воды и способствующие твердению бетона при отрицательной температуре.

Гидрофобизирущие добавки –вещества, придающие стенкам пор и капилляров в бетоне гидрофобные (водоотталкивающие) свойства.

Добавки всех перечисленных типов вводят в бетонные смеси при их приготовлении, как правило, с водой затворения (в виде растворов, суспензий или эмульсий). Некоторые добавки (обладающие высокой вязкостью) предварительно смешивают с одним из сухих компонентов и с ним вводят в бетоносмесители.

Воздействие химических добавок на бетонные смеси и затвердевшие бетоны необходимо рассматривать в свете современных представлений о процессах гидратации цементов, формирования структуры и твердения цементного камня, а также сцепления цементного камня с заполнителями и арматурой.

Таблица 9.1 – Виды и наименование основных добавок для бетона

Вид добавок	Наименование добавок *
Пластифицирующие 1 группы	Суперпластификаторы C-3, 10-03, МФАС-100П,40-03, 50-03,С-4 (ДОФЕН), STAHEMENTN, STAHEMENTNN, STAHEMENTML, MELMENT, MELCRET 500 и другие.
Пластифицирующие 2 группы	Модифицированные лигносульфонаты ЛСТМ-2, МТС-1,АПЛ, МЛСТ, зарубежные добавки: BETOFLUID, STACHEPLAST и др.
Пластифицирующие 3 группы	ВРП-1, ЛСТ, УПБ, С-1, ПДК Пластификатор адипиновый -ПАЩ-1и др.
Пластифицирующие 4 группы	НЧК, КНЧК, ПДК. ПФЛХ и др.
Стабилизирующие	ПОЭ, МЦ, ГП, ассоциативные загустители для бетона типа StarvisVP 1-895 IIF (основа- поликарбоксилат), MecelloseFMC 60150 (SamsungFineChemicals)- низко вязкий эфир целлюлозы (метилгидроксипропилцеллюлоза).
Водоудерживающие	ПОЭ, МЦ, ГП, ассоциативные загустители для бетона типа StarvisVP 1-895 IIF (основа- поликарбоксилат), MecelloseFMC 60150 (SamsungFineChemicals)- низко вязкий эфир целлюлозы (метилгидроксипропилцеллюлоза).
Улучшающие перекачиваемость	ПОЭ, МЦ, ГП, КОД-С, бентонит
Замедляющие схватывание	ЛСТ, НТФ, КП, ФЭС, RETARDALTKP
Ускоряющие схватывание	П, ХК, НК, ННК, ННХК, ХН, СН, алюминат натрия, Лиг-нопанБ-2, EKOSALL, BETODURNA-и др.
Воздухововлекающие (для легких бетонов)	СНВ, КТП, ОТП, СДО, ОП,ЩСПК, ЩСПКм, НЧК, КЧНР, ГКЖ-10, ГКЖ-11, ПФЛХ, ПМЩ, ЛХД, сульфанол, и др.
Пенообразующие (для легких бетонов)	Сульфанол, Неозол, Неопор, ПО-1,ПО-6, ПО-6К, ПО-ПБ-1, ПБ-2000, Морпен и др.
Газообразующие (для легких бетонов)	Полигидросилоксаны типа ГФ 136-41, 136-157М, пудра алюминиевая ПАК или ПАП-1
Ускоряющие твердение бетона	Сульфат натрия (СН), Нитрат натрия (НН), Хлорид кальция (ХК), Нитрат кальция (НК), Нитрит-нитрат-сульфат натрия (ННСН), Нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК), Лигнопан Б-2, Кнут, УТБ Бетадур, EKOSALL, BETODURNA, KAKODUR и др.
Замедляющие твердение	Лигносульфонаты (ЛСТ), нитрол-триметиленфосфоновая кислота (НТФ), кормовая сахарная патока КП, глюконат натрия, RETARDALTKP, BCRETARDER, BCLANOSAN 70 H 120, BCWASCHBETONLACK и др.
Водоредуцирующие 1 группы	СП: C-3, 10-03, МФАС-100П,40-03, 50-03, С-4 (ДОФЕН), СМФ, Универсал П-4, Ламинакс Р73-1 и др.
Водоредуцирующие 2 группы	Модифицированные лигносульфонаты (ЛТМ, ЛСТМ, ЛСТМ-2, Лигнопан Б-1), ВРП-1, “Монолит-1”и др.,
Водоредуцирующая 3 группы	Лигносульфонаты, пластификатор адипиновый (ПАЩ-1) и др.
Водоредуцирующие 4 группы	ГКЖ-10, ГКЖ-11, ПМЩ и др.
Кольматирующие	Хлорид и сульфат железа, сульфат алюминия, смолы С-89, ДЭГ-1,ТЭГ-1 и др.
Газообразующие	Алюминиевая пудра, ГКЖ-94 и др.
Воздухововлекающие	СНВ, СДО, ОП, ЩСПК, ЩСПКм, НЧК, КЧНР, ГКЖ-10, ГКЖ-11, ПФЛХ, ПМЩ, ЛХД, POROLANSTA и др.
Повышение защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре	Нитрит натрия, бихроматы натрия или калия, тетраборат натрия (калия), нитрит-нитрат кальция, катапин
Противоморозные	Хлориды натрия и кальция, поташ, нитрит натрия, формиат натрия, мочевина и комплексы на их основе, лигнопан Б-4
Гидрофобизующие добавки 1 группы То же 2 группы То же 3 группы	ГФ113-63,АМСР-3, ПластИЛ, Пента 814, Пента 820 и др. ГФ136-41 (ГКЖ-94), 136-157М (ГКЖ-94М), КОМД-С ГКЖ-10, ГКЖ-11, сернокислые соли пеназолинов

*Примечание. Расшифровка сокращенного наименования добавок приводится ниже при описании соответствующих групп добавок.

Суперпластификаторы

Противоморозные добавки

В соответствии с классификацией по ГОСТ 24211-2003 противоморозные добавки отнесены в четвертую группу добавок, придающих бетону специальные свойства, в данном случае способность твердеть при отрицательной температуре. Роль этих добавок заключается в основном в активизации процесса гидратации цемента, вызывающей ускоренное образование гелей. В результате энергичных реакции обмена ускоренно выделяется свободная известь в раствор и повышается растворимость силикатных составляющих цемента, что приводит к образованию гелей гидроксидов металла и кальция.

Одновременно ускоряется коагуляция появляющегося коллоидного раствора, при которой сближаются зерна цемента и частицы гидратных новообразований. При растворении любой противоморозной добавки происходит не простое распределение ее частиц (молекул или ионов) по всему объему воды, а химическое их взаимодействие с молекулами воды. В результате образуются сольваты (более или мене прочные соединения частиц растворенной добавки) с молекулами воды, что приводит к понижению температуры замерзания воды.

Таким образом, к противоморозным добавкам относят химические соединения, понижающие температуру замерзания воды и не препятствующие процессу взаимодействия цемента с водой.

Противоморозные добавки нашли широкое применение при возведении монолитных и сборно-монолитных бетонных и железобетонных конструкций и сооружений, монолитных частей сборномонолитных конструкций и сооружений, включая бетонирование в скользящей опалубке, для замоноличивания стыков сборных конструкций и при изготовлении сборных бетонных и железобетонных конструкций в условиях строительных площадок и полигонов при установившейся температуре наружного воздуха и грунта ниже +5°С и минимальной суточной температуре ниже 0 вплоть до – 30°С (температура бетона, при которой он с некоторыми противоморозными добавками, хотя и медленно, но систематически набирает прочность за счет гидратации цемента, составляет – 25°С).

Введение противоморозных добавок в 1,2 – 1,4 раза экономичнее, чем способ паропрогрева и бетонирования с предшествующим ограждением сооружения и его утеплением изнутри и в 1,3 – 1,5 раза экономичнее электропрогрева и электрообогрева.

Безобогревное зимнее бетонирование благодаря применению противоморозных добавок позволяет экономить тепло и электроэнергию при более гибкой технологии проведения работ.

Противоморозные добавки представляют собой стабильные вещества, которые могут храниться как в твердом виде, так и в виде раствора неограниченно долго. Они выполняют свои функции, прежде всего за счет снижения ими температуры замерзания воды. Поэтому наиболее обоснованно и правильно назначать их дозировку к массе воды затворения, что особенно четко проявляется при изменении водоцементного отношения (В/Ц).

Так, при постоянстве дозировки в расчете на массу цемента, бетонная смесь находится в тем более тяжелых условиях твердения при температуре ниже 0°С, чем выше ее В/Ц,чего не наблюдается при назначении добавок к воде затворения. Поэтому в отличие от дозировки органических поверхностно-активных веществ концентрация противоморозных добавок во всех таблицах дается в процентах к воде затворения. Это оказалось удобным и при приготовлении добавок, которые вводятся в виде водных растворов.

При необходимости проведения технико-экономических сопоставлений с добавками другого назначения эту дозировку легко пересчитать на цемент; для среднестатистических данных можно принять, что водоцементное отношение равно 0,5.

С учетом областей применения противоморозные добавки можно разделить на две группы:

1. Добавки, понижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона и принадлежащие к числу либо слабых ускорителей, либо замедлителей схватывания и твердения цемента (нитрит натрия, хлорид натрия, слабые электролиты, вещества органического происхождения).

2. Добавки, совмещающие в себе способность к сильному ускорению процессов схватывания и твердения цементов с хорошими антифризными свойствами (поташ, хлорид кальция, нитрит натрия, нитрит-нитрат кальция, мочевина).

Кроме этих основных групп в отдельных случаях при зимнем бетонировании используют вещества со слабым антифризными свойствами, но относящиеся к сильным ускорителям твердения цемента, одновременно вызывающие сильное тепловыделение на ранней стадии твердения бетонной смеси и бетона. Эти добавки выбирают из числа тех, которые способствуют быстрому образованию плотной микрокапиллярной структуры цементного камня, например сульфаты трехвалентного железа и алюминия.

Основная цель, преследуемая при введении противоморозных добавок, заключается в том, чтобы обеспечить в сжатые сроки достижение проектной прочности бетона независимо от температуры окружающего воздуха, поэтому цемент должен обладать высокой активностью. Рекомендуется применять портландцементы марок не ниже 400. Для бетонных смесей с наиболее популярными противоморозными добавками водоотделение и связанная с ним седиментация твердых частиц не характерны.

К противоморозным добавкам, обеспечивающим твердение цементного теста при отрицательных температурах, относятся следующие, наиболее изученные и распространенные добавки:

ПОТАШ, (калий углекислый, карбонат калия) (П) – соль с сильно выраженными щелочными свойствами, выпускается в виде кристаллического порошка белого цвета. При хранении во влажных условиях возможно слеживание. При работе с кристаллическим порошком и его раствором следует остерегаться попадания его на кожу и в глаза. Поставляется в мешках или барабанах. Поташ относится ко второй группе. Максимальная концентрация раствора с учетом влажности заполнителя не должна превышать 30%.

Бетонную смесь с противоморозными добавками, вводимыми с водой затворения, готовят на цементах проектной марки и соответствующих мелких и крупных заполнителях. Бетонные смеси с добавками поташа можно использовать при возведении в вертикальной скользящей опалубке внутренних стен жесткости (ядер) в крупнопанельных многоэтажных зданиях, приставных и внутренних стен монолитных и лифтовых кирпичных и каркасных зданиях и наружных стен многоэтажных зданий.

ХЛОРИД КАЛЬЦИЯ (ХК) – бесцветные хорошо растворимые в воде кристаллы, должен храниться в условиях исключающих увлажнение.

НИТРАТ КАЛЬЦИЯ (НК) –бесцветные хорошо растворимые в воде кристаллы, хранить следует в упакованном виде в вентилируемых, закрытых, сухих и чистых складских помещениях, к которым предъявляются повышенные требования пожарной безопасности. Вместимость складов не более 1500 т.

НИТРИТ – НИТРАТ КАЛЬЦИЯ (ННК) – смесь нитрита кальция и нитрата кальция в отношении 1:1 по массе в виде 20%-го водного раствора или пасты. Токсичен. Разлагается в средах с рН>7. Не допускается смешивать с растворами лигносульфонатов.

НИТРИТ-НИТРАТ ХЛОРИД КАЛЬЦИЯ (ННХК) – продукт, получаемый смешиванием ННК с хлоридом кальция в отношении 1:1 по массе. Водный раствор желтоватого цвета плотностью 1,1 – 1,3 г/см 3 . Токсичен. При работах должны соблюдаться все правила техники безопасности. Разлагается в кислых средах. Вызывает сильное раздражение кожного покрова.

ХЛОРИСТЫЙ НАТРИЙ (ХН) – кристаллический порошок белого цвета, растворимый в воде; должен храниться в условиях исключающих увлажнение.

СУЛЬФАТ НАТРИЯ (СН) –поставляется в виде декагидрата, но может выпускаться в виде безводной соли – кристаллов белого цвета с желтым оттенком, трудно и ограниченно растворимых в воде. При хранении в открытом виде возможно выветривание кристаллов.

НИТРИТ НАТРИЯ (НН) – кристаллы белого цвета с желтоватым оттенком. Выпускается в виде 28%-го раствора по ГОСТ 19906-74. Технический нитрит натрия используется в качестве противоморозной добавки к бетонам в производстве строительных конструкций, ингибитора для защиты от атмосферной коррозии и для других целей в химической, металлургической, медицинской, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Технический нитрит натрия – ядовитое, пожароопасное вещество, является окислителем. Взаимодействие технического нитрита натрия с горючими веществами может сопровождаться взрывом. По степени воздействия на организм технический нитрит натрия относится к веществам 3-го класса опасности. Технический нитрит натрия упаковывают в ламинированные мешки или полиэтиленовые мешки-вкладыши, вложенные в бумажные или полипропиленовые мешки. Масса нетто продукта не более 50 кг. Не допускается совместная перевозка нитрита натрия с горючими веществами и продуктами питания. Может поставляться бочками или в цистернах.

Технический нитрит натрия хранят в неотапливаемых, вентилируемых, закрытых, сухих и чистых складских помещениях в упаковке изготовителя. К складам предъявляются повышенные требования пожарной безопасности. Не допускается совместное хранение нитрита натрия с другими веществами. Гарантийный срок хранения продукта – 6 месяцев со дня изготовления.

Кристаллический продукт следует хранить в упакованном виде в вентилируемых, закрытых, сухих и чистых складских помещениях. К складам предъявляются повышенные требования пожарной безопасности. Ядовит, при попадании в организм человека вызывает тяжелые поражения, опасные для жизни.

КАРБАМИД (МОЧЕВИНА), (М) – бесцветные хорошо растворимые в воде кристаллы. Продукт пожароопасный (t_всп = 182°С), поэтому хранить его следует в отдельных складах с несгораемыми стенами. Поставляется в полиэтиленовых мешках. Широко используется в сельском хозяйстве как азотное удобрение, а также как исходное сырье для производства карбамидных смол.

В районах со сравнительно мягким климатом, где температура воздуха, как правило, не бывает ниже – 10°С, можно достаточно успешно применять карбамид. Эта противоморозная добавка одновременно пластифицирует бетонную смесь и обеспечивает спокойный невысокий темп твердения бетона. Указанные свойства карбамида частично используются в комплексных добавках ННКМ и ННХКМ, представляющих собой смесь соответственно мочевины с нитрит-нитратом кальция и нитрит-нитрат-хлоридом кальция.

ФОРМИАТ НАТРИЯ ТЕХНИЧЕСКИЙ (ТУ 2432-011-00203803-98) представляет собой формиат натрия с незначительной примесью пентаэритрита и его производных. Формиат натрия технический используется в качестве противоморозной и пластифицирующей добавки в производстве строительных конструкций, в кожевенной промышленности как агент в преддубильных операциях, как сырье в производстве муравьиной кислоты.

Добавка используется для возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций при отрицательной температуре наружного воздуха от 0°С до – 15°С.

Технология приготовления бетонной смеси с добавлением формиата натрия отличается от обычной тем, что в процессе ее приготовления дополнительно вводится предварительно отдозированный раствор добавки.

Формиат натрия обеспечивает быстрый набор прочности бетона. Обладает пластифицирующими свойствами; обеспечивает длительную жизнеспособность бетонной смеси. Расход добавки составляет 2 – 4% в пересчете на сухие вещества от массы цемента. Формиат натрия взрывобезопасен и не горюч, однако в местах хранения и работы с ним следует запрещать курение и применение открытого огня. По степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности, вызывает раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек. Упаковывают добавку в пяти-, шестислойные бумажные мешки с полиэтиленовые мешком-вкладышем по 25 кг, полипропиленовые мешки с полиэтиленовым мешком-вкладышем, а также в мягкие контейнеры типа МКР-1.0С. Формиат натрия – сырец хранят в сухих закрытых складских помещениях на поддонах. Не рекомендуется нарушение герметичности упаковки ввиду высокой гидрофильности.

Список использованной литературы

1. Болдырев А.С., Ратинов В.Б. Добавки в бетон. Справочное пособие. М.: Стройиздат.-1988.- С 229-244.

2. Руководство по применению химических добавок в бетоне. М.:Стройиздат, 1985.- 64с.

3. Современные проблемы строительного материаловедения: материалы пятых академических чтений РААСН. Воронеж.гос. арх. – строит. акад., Воронеж, 1999.-672с

4. Хигерович М.И., Байер В.Е. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов. М.:Стройиздат.- 1979.-126с.

5. Попко В.Н. Химические добавки для бетона. Учебное пособие. Казань. КИСИ, 1980.

Химические добавки для модификации бетона

О книге "Химические добавки для модификации бетона"

Рассматриваются вопросы модификации бетонов химическими добавками, их классификации по основным эффектам воздействия на бетон, основы физико-химического влияния добавок на бетонные смеси и бетоны; специфические свойства гидрофильных, гидрофобных и воздухововлекающих добавок, суперпластификаторов, ускорителей, замедлителей твердения, ингибиторов коррозии стали, противоморозных и комплексных добавок. В основу положены ГОСТ 24211-2003, ГОСТ 30459-96, методические рекомендации и различного рода пособия отраслевых научно-исследовательских институтов по вопросам применения химических добавок для бетонов и растворов. Для инженерно-технических работников предприятий строительной индустрии, студентов и аспирантов технологических факультетов инженерно-строительных вузов, обучающихся по специальности 2906-1-"Производство строительных изделий и конструкций".

На нашем сайте вы можете скачать книгу "Химические добавки для модификации бетона" Владимир Изотов бесплатно и без регистрации в формате pdf, читать книгу онлайн или купить книгу в интернет-магазине.

Бетоны с эффективными добавками

Рассматривается применение суперпластификаторов, минеральных и воздухововлекающих добавок в бетонах, принципы их использования, свойства бетонных смесей и бетонов с этими добавками. Выделена рациональная область применения суперпластификаторов и минеральных добавок. Рассматриваются характеристики этих групп добавок и механизмы их действия, эффекты в бетонах разных составов, совместимость добавок с цементами. Приведены и обобщены литературные данные по этим вопросам. Предлагаются методики определения оптимальных расходов добавок и назначения составов бетонов. Разделы, посвященные бетонам с добавками, предваряются изложением основных свойств и зависимостей для бездобавочного (классического) бетона, используемых при дальнейшем рассмотрении бетонов с добавками. Издание ориентировано в первую очередь на инженерно-технический персонал, занимающийся производством бетона и конструкций из него, а в определенной части – и на научных работников. Оно может быть полезно студентам и аспирантам строительного направления.

На нашем сайте вы можете скачать книгу "Бетоны с эффективными добавками" А. Г. Зоткин бесплатно и без регистрации в формате pdf, читать книгу онлайн или купить книгу в интернет-магазине.

Химические добавки для модификации бетона PDF

В основу положены ГОСТ 24211-2003, ГОСТ 30459-96, методические рекомендации и различного рода пособия отраслевых научно-исследовательских институтов по вопросам применения химических добавок для бетонов и растворов.

Для инженерно-технических работников предприятий строительной индустрии, студентов и аспирантов технологических факультетов инженерно-строительных вузов, обучающихся по специальности 2906-1-"Производство строительных изделий и конструкций".

ХИМИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ БЕТОНА

Применение химических добавок — простой, доступный и эффективный способ улучшения качества бетонных растворов. Их применение сегодня важно, как и основных компонентов. Добавки для бетона предназначены для:

Их количества для той или иной смеси подбираются в экспериментальных условиях по технологии скайтрейд.

Примеры производителей

Зачем нужны добавки для бетона и раствора

Их использование особенно актуально в следующих случаях:

Добавки для бетона и растворов: особенности, характеристики и применение каждого вида

У каждого вида добавки свои особенности и возможности, более того, они различаются. Все зависит от того, какие вещества использовал производитель, чтобы добиться того или иного эффекта.

Пластифицирующая

Смеси с использованием добавок подобного класса используются для:

создания бетонных стяжек;
организации теплых и наливных полов;
отливки плит перекрытий;
заливки промышленных полов.

Пластифицирующие добавки делятся на три большие группы:

Особняком можно стоит I группа – суперпластификаторы, о которых будет рассказано в следующем разделе.

Виды добавок для бетона

Все добавки можно разделить на несколько групп:

пластифицирующие и модифицирующие;
замедлители и ускорители твердения бетона;
газообразующие и воздухововлекающие;
антиморозные;
гидроизоляционные;
уплотняющие;
пигментные красители.

Каждый вид обладает своими свойствами, благодаря которым бетонная смесь приобретает те или иные характеристики для строительства.

Кавабанга! Как выбрать шпаклевку для бетона

Модификаторы

Пластификаторы

Кроме того, пластифицирующие примеси в составе увеличивают морозостойкость сооружений.

Добавки-пластификаторы могут различаться по степени уменьшения использования жидкости (воды). Классификация выглядит следующим образом:

Слабая (до 5%).
Средняя (5%).
Сильная (5-10%).
Сверхсильная (свыше 20%).

Из недостатков отмечается снижение скорости застывания бетона вследствие повышения пластичности и подвижности раствора, поэтому рекомендуется использовать одновременно пластификаторы и ускорители отвердения.

Антиморозная

Для повышения морозостойкости бетонных сооружений в смесь на стадии приготовления добавляется противоморозная присадка. Ее действие заключается в снижении температуры застывания раствора. Это значит, что бетонная смесь может застыть и при отрицательной температуре воздуха.

Регуляторы подвижности

Главная особенность регуляторов подвижности — пригодность для работы даже после длительной транспортировки.

Добавки в бетон для набора прочности

Эти добавки являются катализаторами процесса набора прочности бетона и выполняют роль пластифицирующих соединений и ускорителей застывания одновременно. Они состоят из органических соединений.

Химические присадки

В своем составе эти добавки имеют химические соединения:

Они также могут выполнять антикоррозийные и противоморозные функции.

Такие добавки приобретаются для изготовления пено- и газоблоков.

Антикоррозийные

Присадки для самоуплотняющихся смесей

Регуляторы плотности способствуют уменьшению расхода связующего вещества, сохраняя при этом его качество.

Классификация видов добавок для бетона по назначению

Для чего вообще применяются добавки? Их использование позволяет с минимальными материальными и энергетическими издержками значительно улучшить какие-либо определенные качества раствора.

Ниже перечислены самые популярные и распространенные их виды, а в интернете есть немало фото добавок для бетона.

Пластификаторы

Увеличивают прочность бетона при меньшем расходе цемента, делают его пластичнее и подвижнее, плотнее. Подразделяются в зависимости от эффективности действия на слабые, средние, сильные, а также супер-пластификаторы.

Технология не нова, первые присадки этого типа появились в середине ХХ века. Позволяют снизить затраты цемента на 10%, при том же качестве раствора, а также сделать работу с ним легче и удобнее.

Кавабанга! Все о пластификаторах для бетона

Морозостойкие добавки

Позволяют работать со смесями при температуре до -15..-25 градусов Цельсия. Принцип их действия заключается в изменении температуры замерзания содержащейся в смеси воды. Самый популярный компонент этой серии – нитрат натрия.

Добавки к самоуплотняющимся смесям

Применяют при заливке элементов конструкции малой толщины. К ним относят супер-пластификаторы, дающие ощутимый выигрыш в экономии материала без потери качества.

Классификация по составу

Добавки по составу подразделяются на тонкомолотые и химические. Радикальное различие между ними в их количестве, добавляемом в смесь. Спектр действия химических добавок перечислен выше.

Пластификаторы и добавки для бетона своими руками

Бетонный раствор постепенно перестаёт быть просто смесью камня и цементного молока. Современная химическая промышленность предлагает ряд соединений, способных улучшить рабочие и эксплуатационные качества бетона, что расширяет область его применения. Какие из них можно только приобрести, а какие сделать самостоятельно — вы узнаете сегодня.

Какие бывают добавки в бетон

Классификация добавок для бетона довольно обширна, но все разновидности делятся на две основные группы. В первую входят добавки, улучшающие рабочие качества смеси: время схватывания, подвижность, склонность к расслоению и прочие. Во вторую группу входят примеси, способствующие оптимизации эксплуатационных характеристик бетона: морозостойкости, водопоглощения, прочности, скорости корродирования. Заранее отметим, что многие добавки оказывают комбинированный эффект.

Можно провести различие по природе действия добавок. Часть из них химические, часть — механические. К первому типу добавок можно отнести пластификаторы, регуляторы гидратации и многие другие, практически все их разновидности, принцип действия и область применения описаны в строительном каталоге Госстроя СК-4.4.3 и ГОСТ 24211–91. Механические добавки — это всякого рода микроволокна, пористые наполнители и частицы тонкого помола, воздействие которых на структуру бетона наиболее очевидно и предсказуемо.

В данном обзоре мы будем рассматривать варианты замены популярных комбинированных добавок теми химическими соединениями, которые присутствуют в свободной продаже и производятся не строительными торговыми марками. Они вполне пригодны для улучшения наиболее важных характеристик самостоятельно приготовленного бетона, но без переплаты за именитый бренд продукта.

Средства для увеличения подвижности смеси

Подвижность бетона определяет его способность занимать форму опалубки без образования пустот. Для улучшения подвижности смеси используют поверхностно активные вещества (ПАВ) гидрофильного типа. Это, преимущественно, олеат и стеарат натрия, составляющие основу бытовых моющих средств, а также сульфитно-дрожжевая бражка (лигносульфонат) — отход целлюлозной промышленности, широко применяемый в производстве сухих строительных смесей.

Добавлять в бетон можно как смеси, содержащие указанные вещества (жидкое или хозяйственное мыло), так и жидкие/твёрдые концентраты. В последнем случае хорошо решается вопрос правильной дозировки добавок. Для справки, содержание ПАВ в бытовой моющей химии составляет от 35 до 70%, при этом всегда нужно исходить из расчёта максимальной концентрации, чтобы не превысить дозировку. Оба описанных типа пластификаторов добавляются в бетон в количестве 0,2–0,35% от массы цемента.

Побочные эффекты от применения пластификаторов в основном положительные. Это незначительное замедление схватывания смеси, снижение водоцементного соотношения на 10–15%, незначительное повышение пористости. Правильное применение лигносульфоната позволяет при сохранении объёма используемой воды сократить на 7–10% содержание в смеси цемента с сохранением марочной прочности.

Стабилизаторы расслоения

Расслоение бетонной смеси заключается в осаждении твёрдых частиц цемента и наполнителя со всплытием воды на поверхность, следствием чего является недостаток влаги для гидратации. В основном бетон расслаивается из-за чрезмерного вибрационного воздействия или при сбросе с большой высоты. Практически все пластификаторы на основе ПАВ улучшают равномерность коллоидной системы бетонной смеси, однако иногда требуется дополнительная стабилизация, например при отливке массивных монолитных конструкций.

Один из способов защитить бетон от расслоения — добавление молотых твёрдых частиц с высокой удельной площадью поверхности, за счёт чего цементная пыль лучше связывается с водой. Примером таких веществ можно назвать сажу, трепел, каолин, а также металлургические золы. Важно, чтобы используемые материалы были именно тонкого помола, иначе особого толку от них не будет. Такие добавки применяют в количестве до 10–15% массы цемента.

Иначе добиться качественной стабилизации бетонной смеси можно введением небольших порций метилцеллюлозы (МЦ) — до 0,5% от массы цемента. При использовании цемента из пластифицированного клинкера содержание МЦ снижается вдвое, также эта добавка может вводиться меньшими порциями при использовании связующего высоких марок.

Воздухововлекающие агенты и уплотнители

Пластификаторы на основе ПАВ вовлекают в бетонную смесь мельчайшие пузырьки воздуха, за счёт чего повышается пористость бетона. Такое действие вторично и имеет слабо выраженный характер, при необходимости пористость бетона можно существенно увеличить или, наоборот, сделать его более плотным.

В качестве газообразующего агента широко применяется пудра-серебрянка в очень малых дозах, порядка 0,02–0,05% от массы цемента. При желании можно использовать органосиликатный гидрофобизатор под названием ГКЖ-94. Чтобы качественно приготовить добавку для бетона на его основе, концентрированную жидкость следует развести и тщательно смешать с водой в соотношении 1:3 до образования устойчивой эмульсии, а затем этим составом доводить смесь до нужной консистенции. Итоговое содержание концентрированной ГКЖ-94 в бетоне составляет порядка 2–3% от объёма используемой воды.

Если нужно сделать бетон более плотным, в него при затворении добавляют трёхвалентное хлорное железо в концентрации около 0,1% от массы цемента. Это один из наиболее распространённых и общедоступных химикатов, применяемый в травлении печатных плат. Иначе повысить плотность бетона можно с помощью менее распространенных сульфата железа или кальциевой селитры, но их содержание в смеси сильно зависит от качеств цемента и минерального наполнителя.

Замедлители схватывания

Практически все добавки, повышающие пористость и пластичность бетона, замедляют схватывание, а уплотняющие добавки способствуют более быстрому течению гидратации. Чем больше времени остается у смеси на начальном этапе твердения, тем выше итоговая прочность конструкции. Кроме того, замедлители схватывания показаны для приготовления больших порций бетонной смеси, особенно в жаркую погоду, а также при поэтапной заливке объёмных конструкций для устранения холодных швов.

Основным средством замедления схватывания смеси являются различные формы сахара, однако эту добавку следует применять с особой осторожностью. Нормальное замедление схватывания происходит при концентрации около 0,3–0,5 грамма на каждый литр используемой для затворения воды. В более высоких дозах сахар способен нарушить течение гидратации, а то и вовсе сделать процесс твердения незавершённым. По этим причинам вместо чистого сахара применяют патоку с его содержанием, которая облегчает расчёт дозировки.

Иногда суммарный эффект от многочисленных добавок делает схватывание смеси слишком медленным, из-за чего требуется ускорить гидратацию. Для сокращения времени схватывания применяют смесь поташа и алюмината натрия или пищевой соды. Смешивать эти вещества нужно в соотношении 4–6:1, полученная смесь добавляется в сухой цемент в количестве 0,5–1 % от массы. Ускорители схватывания нужно также применять осторожно, ибо они могут негативно сказаться на прочности бетона.

Повышение морозостойкости и гидрофобности

Распространено мнение, что морозостойкий бетон обязательно должен быть плотным, ведь разрушение структуры происходит преимущественно из-за расширения воды в порах. Однако закрытая структура пор не вызывает подобной уязвимости, совсем наоборот: наличие микроскопических полостей помогает снять внутренние напряжения, вызванные линейными температурными деформациями.

Можно утверждать, что большинство воздухововлекающих пластификаторов и стабилизаторов благоприятно влияют на морозостойкость бетона. Иначе добиться требуемой устойчивости к низким температурам можно путём затворения смеси на воде с 2–2,5 % содержанием кальциевого жидкого стекла. Такая добавка надёжно закрывает поры и препятствует образованию микротрещин, за счёт чего водопоглощение бетонной конструкции снижается в разы.

Чтобы иметь возможность проводить бетонные работы при отрицательных температурах, цементное тесто затворяют на смеси воды с нитритом-нитратом-хлоридом кальция (ННХК). Такое соединение не приготовить самостоятельно, оно токсично и может использоваться только для негидрофобизированных смесей. Тем не менее других альтернатив для зимнего бетонирования практически не имеется. Бетон с применением этой добавки сохраняет повышенную морозостойкость также и при эксплуатации.

Добавки для повышения прочности

Чтобы укрепить структуру бетона, его уплотняют описанными выше методами, либо вводят механические армирующие примеси. Классический материал для дисперсного укрепления — минеральная, стальная или полимерная фибра. Её количество в бетонной смеси может составлять до 30% от объёма наполнителя. Вводят фибру либо путём сухого смешивания с цементом перед затворением, либо небольшими порциями в уже готовую смесь с тщательным механизированным перемешиванием.

Также повышение прочности происходит почти всегда при добавлении пластификаторов и стабилизаторов. Даже воздухововлекающие агенты имеют повышение прочности на сжатие в качестве вторичного эффекта, увеличивающаяся пористость компенсируется более оптимальными условиями твердения цемента.

Заключение

Промышленная разработка модификаторов бетона — довольно сложный и кропотливый процесс. Соотношение добавляемых химических соединений определяется не универсальными правилами, а разновидностью, составом и сроком хранения используемого цемента. Отдельно учитывается также тип минерального наполнителя и содержащиеся в нём пылевидные примеси.

Собирая «коктейль» из многочисленных компонентов нельзя гарантировать, что их совместное влияние на бетон не окажется негативным. Даже на предприятиях, производящих ЖБИ, количество и состав добавок в бетон определяются опытным путем через серию промежуточных испытаний. Это все говорит о том, что лучше использовать модификаторы в количествах, заведомо меньше рекомендуемых, не стремиться приготовить универсальную многокомпонентную добавку, а, наоборот, улучшать только обоснованно требуемые качества.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Читайте также: