Добавки, применяемые в технологии бетонов


Применение добавок в бетон

добавки в бетон
Рисунок 1. Бетон
Добавки в бетон – это самый простой, недорогой и максимально эффективный способ, как можно улучшить эксплуатационные характеристики этого строительного материала. Их применение позволяет достичь следующих результатов:

  • Значительно ускорить или замедлить процесс затвердевания смеси.
  • Добиться высоких эксплуатационных свойств бетона.
  • Повышение водонепроницаемости бетона.
  • Повышение стойкости к температурным перепадам, в том числе и низким температурам.
  • Получение бетона с определенными характеристиками.
  • Отсутствие необходимости в дозированной подаче раствора.

Нужно учитывать, что абсолютно верных пропорций добавок в бетон не существует. Их подбирают в экспериментальных условиях при помощи технологии скайтрейд.

История

См. также: Римский бетон

Бетон известен более 4000 лет (Древняя Месопотамия) [источник не указан 1429 дней

], особенно широко использовался в Древнем Риме[1][2]. Италия — вулканическая страна, в которой легко доступны компоненты, из которых может быть приготовлен бетон, включая пуццоланы и лавовый щебень. Римляне использовали бетон в массовом строительстве общественных зданий и сооружений, включая Пантеон, купол которого до сих пор является наиболее крупным в мире выполненным из неармированного бетона. При этом в восточной части государства эта технология не получила распространения, там в строительстве традиционно использовался камень, а затем и дешёвая плинфа — род кирпича.

Вследствие упадка Западной Римской империи широкомасштабное строительство монументальных зданий и сооружений сошло на нет, что сделало использование бетона нецелесообразным и в сочетании с общей деградацией ремесла и науки привело к утрате технологии его производства. В период раннего Средневековья единственными крупными архитектурными объектами были соборы, которые возводились из природного камня.

Современный бетон на цементном вяжущем веществе известен с 1844 года (И. Джонсон). Патент на портландцемент получил в 1824 году Джозеф Аспдин; патент на «римский цемент» получил в 1796 году Джеймс Паркер.

Мировыми лидерами в производстве бетона являются Китай (430 млн м³ в 2006 г.)[3] и США (345 млн м³ в 2005 г.[4] и 270 млн м³ в 2008 г.)[3]. В России в 2008 г. было произведено 52 млн м³.

Разновидности и характеристики добавок

Добавки в бетон – это специальные химические продукты, которые добавляют в строительную смесь. Обычно их используют во время приготовления бетона или же при застывании с основным материалом. К преимуществам использования добавок в бетон можно отменить полную защиту смеси по объему. При этом уже созданную конструкцию обработать подобными средствами невозможно. В таких случаях используются пропитки.

Пластификаторы

Пластификаторы – специфические добавки, который значительно повышают подвижность бетона. Кроме того, они также повышают их прочность на 120-140%. Использование подобных добавок также позволяет добиться следующих улучшений:

  • Повысить морозостойкость на 1.5 марки;
  • Увеличить водонепроницаемость на 3-4 марки.

Известно, что использование пластификаторов позволяет снизить расход бетона в среднем на 25%. За счет этого удается значительно сэкономить на строительных материалах.

Ускорители набора прочности

Использование ускорителей набора прочности позволяет значительно повышают скорость затвердевания бетона. Кроме того, такие добавки повышают прочность бетона – его марку. В основе ускорителей набора прочности лежат гранулированный хлористый кальций. Обычно он используется для приготовления тротуарных плиток, пенобетонов, стеновых камней и других компонентов.

Применение ускорителей набора прочности удается ускорить производственный процесс. Это обеспечивается за счет меньшего простоя компонента в специальной форме. Таким образом, объем выпускаемой продукции значительно увеличивается. Укрепление бетона с помощью ускорителей происходит на несколько процентов – это избавляет от большинства сколов, которые влияют на внешний вид.

Добавки с противомраморным эффектом

Добавки в бетон
Рисунок 2. Мраморный эффект на бетоне
Добавки с противомраморным эффектом позволяют нейтрализовать смолы в составе бетона. Использование таких средств значительно повышает водонепроницаемость смеси, препятствует расслаиваемости во время транспортировки. Это весьма важная добавка, которая повышает удобство обработки смеси.

Модификаторы бетонных растворов

Модификаторы – специфические добавки в бетон, которые повышают его прочность, увеличивают морозостойкость и подвижность смеси. Кроме того, существует ряд модификаторов, которые повышают противокоррозийные свойства бетона.

Комплексные добавки

Использование комплексных добавок для бетона значительно повышают его прочность, что доставляет огромный положительный эффект. Ряд компонентов направлено на повышение удобноукладываемости смеси. Также они улучшают технические характеристики бетона, такие как морозостойкость и водонепроницаемость.

Комплексные добавки для бетона сокращают необходимый объем воды для бетона, что позволяет снизить расход цемента. Комплексные добавки можно использовать с другими веществами – они не вступают в реакцию между собой.

Антикоррозийные

Антикоррозийные добавки в бетон делают его стойким к воздействию пресной воды, других агрессивных жидкостей, которые могут спровоцировать появление коррозии на материале. Использование антикоррозийных добавок позволяет добиться следующих эффектов:

  • Не допустить растворение компонентов готового камня;
  • Защитить поверхность от труднорастворимых образований, которые способствуют разрушению камня;
  • Препятствует вымыванию составляющих бетон продуктов.

добавки в бетон
Рисунок 3. Коррозия бетона
Суть использования антикоррозийных химических добавок обеспечивает частичное или полное связывание свободной гидроокиси кальция в бетоне. Также это позволяет повысить плотность и влагонепроницаемость камня за счет уменьшения пор в его структуре. Антикоррозийные добавки делают бетон гидрофобным.

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.

Пластифицирующие и модифицирующие добавки Ускоритель твердения бетона Газообразующие добавки Антиморозные добавки для бетона Уплотняющие добавки Пигментные красители для бетона

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

Модификаторы

Добавки-модификаторы предназначены для улучшения таких свойств бетона, как продолжительный срок службы, прочность сооружений, устойчивость к низким температурам. Добавление модифицирующих присадок снижает проницаемость бетона, а также повышает подвижность раствора, способствуя более глубокому и равномерному заполнению пор и щелей.

Выбор модификатора обуславливается сферой применения бетона. Например, для сооружения площадок подходит один вид модифицирующего вещества, а при строительстве колодца или бассейна — другой.

Пластификаторы

Этот вид добавок является самым востребованным, поскольку с его помощью можно добиться текучести и нужной подвижности бетона. Действие пластифицирующих веществ заключается в уменьшении силы сцепления частиц смеси и предотвращении ее расслаивания.

Основное достоинство пластификаторов — экономичность. Благодаря добавлению присадок, можно снизить потребляемый объем цемента. Вторым преимуществом является возможность быстрого заполнения раствором тонкостенной опалубки или отливки отдельных сегментов из бетона (бордюров или плитки для садовых дорожек).

Кроме того, пластифицирующие примеси в составе увеличивают морозостойкость сооружений.

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

Пластификаторы для бетона довольно экономичны.

  1. Слабая (до 5%).
  2. Средняя (5%).
  3. Сильная (5-10%).
  4. 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.

Главное достоинство противоморозных добавок — возможность проведения строительных работ с помощью бетонного состава в холодное время года без предварительного подогрева. При этом цемент успевает вступить в реакцию с водой и не застыть при нулевой температуре воздуха.

заливка бетона зимой

Регуляторы подвижности

С их помощью раствор сохраняет свою пластичность в самых неблагоприятных условиях. Лучшее время для применения таких веществ — лето, когда заливают бетонные полы. Регуляторы подвижности добавляют в состав для получения однородной массы при работе со стяжкой пола.

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:

  • модифицирующие подвижность и пластичность бетона;
  • повышающие влагостойкость и задерживающие влагу внутри раствора;
  • стабилизаторы против расслаивания цементно-песчаной смеси;
  • антиотвердители и отвердители;
  • воздухововлекающие и газообразующие соединения.

Они также могут выполнять антикоррозийные и противоморозные функции.

Химические присадки могут выполнять антикоррозийные и противоморозные функции
Химические присадки могут выполнять антикоррозийные и противоморозные функции.

Воздухообразующие добавки предназначаются для образования микропор в смеси. Поскольку получается пена и появляются поры внутри конструкции, то возникает необходимость в гидроизоляции сооружения. Поэтому воздухововлекающие составы лучше использовать совместно с гидроизолирующими, чтобы увеличить морозостойкость бетона.

Кроме того, производятся вещества с антигрибковым эффектом. Присутствие таких добавок снижает риск образования плесени и грибковых поражений в местах стыков, подвергающихся частому и вынужденному увлажнению (например, в местах соединений фундамента с отмосткой).

Такие добавки приобретаются для изготовления пено- и газоблоков.

Антикоррозийные

При добавлении этих присадок раствор приобретает такие свойства смеси, как стойкость к воздействию агрессивных сред, вызывающих коррозию бетонной конструкции. Добавки защищают сооружения от разрушающей способности труднорастворимых соединений, предотвращают вымывание микрочастиц упрочнителей бетона, препятствуют растворению веществ.

Кроме того, антикоррозийные компоненты смеси добавляются в состав для повышения влагостойкости и увеличения плотности бетона.

Присадки для самоуплотняющихся смесей

Такие добавки с успехом применяются при изготовлении сооружений с тонкими стенами для повышения прочности конструкции и включают в себя пластификаторы, улучшающие подвижность бетонной массы. С их помощью увеличивается плотность состава и водонепроницаемость готовых изделий.

самоуплотняющийся

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

Вывод

Существует большое количество различных добавок в бетон. С их помощью можно добиться необходимых технический свойств бетона, повысить их эффективность и долговечность. Однако для приготовления таких смесей необходимо грамотно придерживаться всех пропорций – в противном случае можно испортить раствор. Также следите за последовательностью действий, что также очень важно.

Не забывайте, что объем добавок не должен превышать 1.5-3% от общей массы бетона. Следите за технологией приготовления, что исключит возможность появления каких-либо проблем. Если не соблюдать правила, могут возникнуть проблемы с однородностью и выдержкой строительной массы.

Исследование влияния противоусадочной добавки на деформации цементного камня

Приведены результаты исследования противоусадочной добавки на усадочные деформации и прочность в различные сроки испытания. Установлено, что при дозировках более 2 % добавка
DenkaCSA 20 значительно повышает усадку и снижает прочность цементно-песчаного раствора.
Ключевые слова:
противоусадочная добавка, усадка, прочность, карбонизация, микродефекты цементного камня.
Условия твердения и эксплуатации тонкослойных цементных покрытий, к которым относятся наливные полы, цементные стяжки, шпаклевки и штукатурки, предопределяют образование в них усадки, что может вызвать растрескивание материала, а также снижение сцепления покрытия с основой. Для предотвращения таких явлений используют минеральные и химические добавки, обеспечивающие образование в цементном камне расширяющихся сульфоалюминатных фаз [1–5]. Эти фазы обеспечивают значительное снижение усадочных деформаций, а при превышении дозировки могут вызвать увеличение объема материала.

В ранее проведенных исследованиях для образования в системе эттрингита исследовалось действие противоусадочной добавки Denka CSA 20 на основе гидросульфоалюминатов кальция [3]. Эффективность добавки оценивалась по изменению деформаций усадки-набухания и прочности при нормально-влажностном твердении в эксикаторе над слоем воды в течение 28 суток. Исследованиями была установлена эффективность добавки как расширяющегося компонента системы и выявлена дозировка добавки, введение которой не вызывает значительного снижения прочности композиции [3].

Усадка цемента в значительной степени определяет долговечность тонкослойных покрытий. При испытаниях строительных материалов деформации усадки-набухания в цементных композициях оцениваются до наступления стабилизации, которая завершается после 1–3 месяцев. Однако, иногда, и в более поздние сроки в покрытиях на основе портландцемента могут возникать усадочные трещины, что свидетельствует о дальнейшем развитии деформаций в цементном камне под действием протекающих в нем физико-химических процессов. В научно-технической литературе отсутствуют данные об усадочных деформациях в поздние сроки.

В настоящей работе нами были изучены деформации усадки-расширения цементных растворов с противоусадочной добавкой в течение 1–2,5 лет. Одновременно с исследованием усадочных деформаций оценивалась прочность при сжатии. Исследования проводились на образцах с размерами 40×40×160 мм изготовленных из цементно-песчаного раствора 1:2 с В/Ц=0,6. Образцы после изготовления и распалубки хранились в эксикаторе над водой.

Деформации образцов измерялись на начальных этапах твердения с помощью оптического компаратора ИЗВ-2 с ценой деления 0,001 мм, а затем усадка определялась с помощью индикатора часового типа Ч10 с ценой деления 0,01 мм.

Для изготовления образцов использовались портландцемент ПЦ 500 Д 0 производства ОАО «Осколцемент» и песок Сурского месторождения фракции 0–0,63 мм. В качестве противоусадочной добавки использовалась добавка Denca CSA 20 в дозировках 2, 3, 4, 5, 6 %.

По результатам эксперимента были построены графики зависимостей деформаций усадки (рис.1) от времени твердения, а также прочности от дозировки добавки (рис.2).

Рис. 1. Изменение деформаций усадки в зависимости от дозировки добавки Denca CSA при твердении в нормально-влажностных условиях

Рис. 2. Влияние добавки Denca CSA на прочность раствора при сжатии после твердения в нормальных условиях через 28 суток (1) и 31 месяц (2)

Из графиков на рис. 1 видно, что в течение 2 суток происходит увеличение линейных размеров образцов с высоким содержанием добавки. Через 2–3 суток в образцах развивается усадка. Усадочные деформации возрастают в несколько раз в сравнении с усадкой контрольного состава при увеличении расхода добавки от 2 до 6 %. При хранении образцов в воздушно-влажных условиях их усадка повышается в течение года, а затем изменение размеров образцов не отмечается.

При всех дозировка добавки, кроме 2 %, усадка выше, чем в контрольном бездобавочном составе, несмотря на то, что добавка характеризуется расширяющим действием в начальные сроки. Негативное действие Denca при повышенной дозировке можно объяснить значительным увеличением количества микродефектов структуры при расширении добавки, что повышает проницаемость цементного камня для углекислого газа и значительно ускоряет карбонизационную усадку. Предположение о повышении дефектности подтверждается данными о влиянии расхода Denca на прочность раствора — прочность снижается при увеличении дозировки добавки (рис. 2). Данные о влиянии дозировки добавки на прочность цементно-песчаного раствора в раннем возрасте (рис. 3) свидетельствуют о негативном влиянии расхода добавки выше 2 % на прочность в более поздние сроки.

Рис. 3. Влияние дозировки добавки на прочность цементно-песчаного раствора в различные сроки

Предположительное увеличение количества карбоната кальция, образующегося в результате взаимодействия гидролизной извести с углекислым газом не приводит к залечиванию микродефектов, образующихся в результате расширяющего действия добавки. Об этом свидетельствует незначительный прирост прочности за 2 года в составах с повышенным расходом добавки.

Выводы

Исследования добавки Denka CSA 20 позволяют сделать вывод о том, что эта добавка способна снизить усадочные деформации цементно-песчаного раствора только при дозировке не более 2 %. При такой дозировке происходит повышение прочности раствора. Повышение дозировки добавки более 3 % приводит к увеличению размеров образцов в период от 1 до 3 суток, а в более поздние сроки — значительному повышению усадочных деформаций. В связи с этим дозировка добавки не должна превышать 2 %.

Литература:

1. Тейлор, Х. Химия цемента. — М. Мир, 1996. — 560 с.

2. Коровкин, М. О. Исследование водоредуцирующего эффекта суперпластификаторов в глиноземистых цементах / М. О. Коровкин, Н. А. Ерошкина // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. — 2011. — № 22. — С. 79–82.

3. Коровкин, М. О. Исследования усадки смешанного вяжущего для самонивелирующихся смесей / М. О. Коровкин, Н. А. Ерошкина, Д. О. Лебедева, В. М. Журавлев // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов. Сборник статей МНТК. Пенза: Приволжский дом знаний, 2007. — С 77–80.

4. Хльмберг, Л. Влияние добавок, снижающих усадку в бетоне и строительном растворе. Новая технология измерения усадки // Сборник докладов конференции MixBUILD. — 2004.

5. Ерошкина, Н. А. Влияние химических добавок на усадочные деформации цементных напольных смесей / Н. А. Ерошкина, М. О. Коровкин, А. М. Горячев // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2015/03/48398 (дата обращения: 19.03.2015).

Изготовление

См. также: Бетоносмеситель, Бетоносмесительный завод и Гравитационный бетоносмеситель

Цементобетон производится смешиванием цемента, песка, щебня и воды (соотношение их зависит от марки цемента, фракции и влажности песка и щебня), а также небольших количеств добавок (пластификаторы, гидрофобизаторы, и т. д.). Цемент и вода являются главными связующими компонентами при производстве бетона. Например, при применении цемента марки 400 для производства бетона марки 200 используется соотношение 1:3:5:0,5. Если же применяется цемент марки 500, то при этом условном соотношении получается бетон марки 350. Соотношение воды и цемента («водоцементное соотношение», «водоцементный модуль»; обозначается «В/Ц») — важная характеристика бетона. От этого соотношения напрямую зависит прочность бетона: чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически для гидратации цемента достаточно В/Ц = 0,2, однако у такого бетона слишком низкая пластичность, поэтому на практике используются В/Ц = 0,3—0,5 и выше.

Распространенной ошибкой при кустарном производстве бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает его прочность, потому очень важно точно соблюсти водоцементное соотношение, которое рассчитывается по таблицам в зависимости от используемой марки цемента[5].

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: