Добавки для бетонов. Дать определение добавок, применяемых на предприятии.

Практически ни одно современное производство ЖБИ, цемента или бетона не обходится без применения специальных добавок, существенно улучшающих качество и характеристики бетонной смеси и регулирующих процессы схватывания цемента и его твердения.

Все добавки для бетона можно условно разделить на группы:

· добавки для бетона регулирующие основные свойства бетонной смеси, такие как подвижность, пластичность, водоудержание, порообразование и т.д.

· регулирующие сохраняемость добавки, отвечающие за скорость твердения бетона, скорость схватывания цемента, в основном, влияющие на процесс гидратации в начальной стадии схватывания, твердения и набора прочности бетона.

· добавки для придания ЖБИ или железобетону специальных свойств: полимерные, биоцидные и т.д.

· противоморозные добавки для бетона, позволяющие производить бетонирование при минусовых температурах.

· добавки для бетона повышающие его прочность, морозостойкость, коррозионную стойкость.

· ингибиторы коррозии стали, ибо стальная арматура, входящая в состав любых ЖБИ или монолитного железобетона, подвержена разрушающему воздействию агрессивных сред, в которых приходится работать многим железобетонным конструкциям.

· расширяющие добавки в цемент, снижающие усадку, повышающие трещиностойкость, создающих самонапряжение ЖБИ и монолитных железобетонных конструкций.

· красящие добавки - пигменты для бетона.

· добавки в бетон для гидроизоляции, к которым можно отнести различные кольматриующие добавки, гидрофобизаторы и другие средства понижающие проницаемость бетона.

· различные поризующие добавки для лёгких бетонов: газообразующие, воздухововлекающие, пенообразующие и т.д.

Пластификатор, а вернее, его более продвинутый наследник - суперпластификатор - самая используемая на сегодня добавка для бетона. Во всяком случае, на бетонном заводе. Вообще, добавки для бетона способствующие уменьшению водосодержания в составе бетонных смесей - наиболее востребованы. Очень много плюсов от их использования, а именно: повышается текучесть бетонной смеси без добавления лишней воды, бетон становится более пластичным, экономится цемент, повышается плотность бетона, его водонепроницаемость, морозостойкость и т.д.

В технологии производства бетонных смесей и растворов есть парадоксальное противоречие: чтобы сделать бетон или ЖБИ прочней и долговечней, необходимо по максимуму сократить количество воды затворения (снизить водоцементное отношение). В идеале, желательно оставить лишь то количество воды, которое необходимо для полноценного процесса гидратации цемента. В жизни это не совсем реально по причине невозможности качественной укладки получившейся, так называемой, жёсткой смеси. Для того чтобы бетонная смесь была более-менее подвижной, вводится количество воды значительно большее, чем нужно для гидратации. А лишняя вода снижает расчётную прочность бетона.

Вот здесь и приходят на помощь пластификаторы. Пластификаторы начали использовать ещё с сороковых годов прошлого столетия. На сегодняшний день, мы в основном имеем дело с их новой версией, так называемыми суперпластификаторами. Они появились в СССР ещё в начале восьмидесятых. Безусловный лидер здесь - пластификатор С-3.Суперпластификатор С-3 вводят в бетонную смесь в количестве от 0,2 до 1,5 % от массы цемента в расчете на сухое вещество. Оптимальные величины добавки находятся в пределах 0,5 – 0,8 %. При подборе состава бетона с суперпластификатором для снижения возможного водоотделения следует повышать долю песка в смеси заполнителей. Преимущества суперпластификатора:

· Экономия цемента. Для получения равнопрочного бетона одинаковой подвижности с применением пластификатора с-3 и без него, на один куб бетона расходуется цемента на 15% меньше. Достигается это за счёт снижения количества воды затворения, но благодаря применению пластификатора сохраняется нужная подвижность бетона.

· Без ущерба для прочности будущих ЖБИ и железобетонных конструкций повышается подвижность бетонной смеси. Что особенно актуально для монолитного строительства, где вовсю применяются бетононасосы и автобетононасосы, требующие для нормальной работы бетон п4-п5 (осадка конуса от 16 см).

· Увеличение окончательных прочностных характеристик до 25%.

· Благодаря улучшенной удобоукладываемости отпадает необходимость вибрирования свежеуложенного бетона!

· Возможность без особых проблем заливать густоармированные конструкции: колонны, узкие опалубки стен и так далее.

· Получение бетона повышенной плотности (высокая непроницаемость), что положительно сказывается на водонепроницаемости ЖБИ и железобетонных конструкций в целом.

· Повышение морозостойкости вплоть до F350 и трещиностойкости.

· Снижается усадка твердеющего бетона или ЖБИ.

· Возможность получать высокопрочные ЖБИ и бетоны, с показателями прочности на сжатие свыше 100МПа! К примеру: классический бетон марки 350 обладает прочностью на сжатие всего лишь 25 МПа. То есть - в четыре раза меньшей. Причём, полученный бетон превышает марку используемого при затворении цемента.

· Заводы, выпускающие ЖБИ получают свою выгоду от использования пластификаторов за счёт сокращения времени пропаривания или снижения температуры в камерах. А это существенная экономия энергоресурсов, ускорение оборачиваемости формоснастки и как следствие - увеличение объёмов производства.

· Увеличивается сцепляемость арматуры и бетона в 1,5 раза.

Основным недостатком является незначительное замедление сроков твердения бетона. Для компенсации замедляющего действия пластификаторов иногда вводятся специальные добавки - ускорители твердения.

На сегодняшний момент всё чаще и чаще применяются комплексные добавки в бетон. Как правило, они двухкомпонентные. Например: в основе пластификатор с-3, а в довесок ускоритель твердения, либо воздухововлекающая добавка, либо микрокремнезём и т.д. Благодаря таким комбинациям бетонные заводы получают высокопрочные бетоны с уникальными характеристиками.

На нашем заводе применяется новая добавка для бетона Sika ViscoCrete-5 - это третье поколение суперпластификаторов для бетонов и цементно-песчаных растворов на основе поликарбоксилатов.

Принцип работы Sika ViscoCrete-5 является комплексным. Благодаря поверхностной абсорбции и созданию эффекта межмолекулярного отталкивания цементных частиц, и параллельно протекающему процессу гидратации, достигаются следующие преимущества:

• Сильный эффект самоуплотнения. Подходит для производства самоуплотняющегося бетона,

• Очень высокие водоредуцирующие свойства (результатом является высокая плотность и прочность);

• Очень высокая подвижность (уменьшение издержек на укладку и уплотнение бетонной смеси);

• Повышение ранней прочности;

• Уменьшение усадки и ползучести;

• Уменьшение карбонизации бетона.

Sika ViscoCrete-5 не содержит хлоридов или других веществ, вызывающих коррозию арматуры. Он может использоваться безо всяких ограничений для железобетонных конструкций, в том числе и предварительно напряженных.

Также используется комплексная добавка для бетонов «Универсал-П-2», является ускорителем твердения бетона и эффективным пластификатором 2 группы с воздухововлекающим действием, содержит несколько компонентов, являющихся ингибиторами коррозии. Выпускается в порошкообразном виде.

Другие добавки для бетона

Ускорители твердения бетона. Для компенсации действия пластификатора, немного тормозящего процесс твердения, иногда вводятся специальные добавки - ускорители твердения. Так же ускорители твердения могут применяться при нестандартных заливках, когда требуется быстрая схватываемость нижнего слоя бетона, чтобы можно было без проблем продолжать лить дальше. Классический пример - монолитная чаша бассейна, когда в объединённую опалубку дна и стен бассейна необходимо уложить бетонную смесь так, чтобы бетон, заливаемый в стены, не выдавил своей массой только что отлитое дно. Обычно этот процесс растягивается во времени, но его можно существенно сократить, если использовать ускорители твердения бетона. Ещё одна область применения ускорителей - бетонирование в холодную погоду. Ведь, чем ниже температура окружающего воздуха, тем медленней происходит процесс гидратации цемента, начало и конец схватывания и набор прочности происходят в замедленном темпе. Здесь тоже помогают ускорители.

Замедлители твердения бетона. Применяют их для увеличения времени живучести бетонной смеси. В основном для транспортировки на дальние расстояния, при невозможности быстрой заливки и так далее.

Воздухововлекающие добавки эти добавки "вовлекают" воздух. При замешивании смеси создаются миллионы мельчайших микропузырьков воздуха. Основная задача этих добавок - создание в бетоне или ЖБИ микропористой структуры. Пористый шоколад помните? Вот тоже самое, только поры микроскопические. Благодаря наличию этих самых пор повышается морозостойкость бетонной конструкции или ЖБИ.

Из минусов подобных добавок - снижение прочности бетона. Незначительно, но есть. Во всяком случае, высокопрочный бетон с такими добавками не сделаешь. А морозостойкость можно повысить и другими способами, например: снизить водоцементное отношение, либо ввести в состав бетона золу-унос, при том же количестве цемента. Благодаря этому существенно повышается водонепроницаемость бетона (коэффициент W в маркировке), его плотность. Вода просто не попадает в бетонную структуру.

Противоморозные добавки Основное предназначение противоморозных добавок - обеспечение возможности зимнего бетонирования при минусовых температурах и отсутствии прогрева бетона. Отдельные виды добавок позволяют производить бетонирование при температуре до - 25 градусов.

Главная суть застывания бетона - это так называемая гидратация цемента. Попросту - процесс кристаллизации минералов (силикатов, алюминатов) цемента при взаимодействии с водой. Скорость этого процесса существенно зависит от температуры окружающего воздуха. При низких положительных температурах процесс схватывания цемента растягивается во времени (в несколько раз), при отрицательных температурах - он останавливается вовсе, по причине замерзания воды.

Главные задачи современных противоморозных добавок - сократить время схватывания цемента и ускорить время твердения бетона (в условиях низких температур), понизить температуру замерзания воды - сделать так, чтобы вода замерзала не при 0 градусов, а при -10 или -20. Наверное, помните, что солёная вода - классический пример понижения температуры замерзания.

Однако, не стоит забывать и про ненормальное % введение добавок. При недостаточном введении добавок бетон замораживается, процесс гидратации цемента останавливается и возобновляется лишь с приходом температуры достаточной для оттаивания замерзшей жидкости. В большинстве случаев это проходит безболезненно.

Если рассматривать результаты лабораторных и натурных испытаний, можно сделать вывод, что противоморозные добавки (особенно комплексные) положительно влияют на результирующие характеристики ЖБИ, бетона, или железобетона. Увеличивается плотность бетона (водонепроницаемость), ингибирующее воздействие на арматуру, повышается проектная прочность в сравнении с бездобавочным бетоном.

Нитрит натрия в виде порошка по ГОСТ 19906-74 или водного раствора используется в качестве противоморозной добавки к бетонам в производстве строительных изделий и конструкций, в качестве ингибитора атмосферной коррозии. В строительстве нитрит натрия рекомендован ГОСТ 24211 «Добавки для бетонов. Общие технические требования» к использованию в качестве противоморозной добавки при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций, монолитных частей сборно-монолитных конструкций, замоноличивания стыков сборных конструкций при установившейся устойчивой среднесуточной температуре окружающего воздуха или грунта ниже 5 °C и минимальной суточной температуре ниже 0 °C, а также при изготовлении сборных бетонных и железобетонных конструкций в зимнее время в условиях строительной площадки.

Свойства бетонных смесей.

Бетонная смесь состоит из зерен крупного и мелкого заполнения, вяжущего вещества, воды, добавок, вовлеченного воздуха.

Наиважнейшими свойствами бетонных смесей являются: класс, морозостойкость, водонепроницаемость и подвижность бетонной смеси.

Основными свойствами бетонной смеси, важными с точки зрения технологии изготовления конструкций и их качества, являются следующие:

— удобоукладываемость, т. е. способность бетонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под внешним механическим воздействием; удобоукладываемость главным образом оценивают по показателям жесткости и подвижности. Удобоукладываемость должна соответствовать принятым методам формирования и интенсивности уплотнения бетонной смеси. Необходимой удобоукладываемости бетонной смеси достигают, в первую очередь, содержанием воды в смеси. Обозначение бетонной смеси в виде буквы П с коэффициентом от 1 до 5 ( пример: П-3) либо так: осадка конуса 10-15 см. Для практического применения важно знать следующее:

Для стандартных монолитных работ применяется бетон подвижности П-2 - П-3. При заливке густоармированных конструкций, узких опалубок, колонн и прочих подобных узких полостей, труднодоступных для заполнения бетоном, желательно использовать бетон с подвижностью п-4 и выше (осадка конуса 16-21 см). Подобная бетонная смесь может называться - литой бетон.

-- жесткость бетона. Обозначается буквами Ж1-Ж4. В основном, когда говорят о жестком, имеют в виду тощий бетон, используемый, в основном, в дорожном строительстве. Он отличается пониженным содержанием воды и цемента.

Подвижность бетонной смеси. Определяется эмпирически за счет измерения осадки конуса. Готовая бетонная смесь заливается до верху в стандартный бетонный конус высоты 30 см. Затем конус снимается и измеряется осадка бетонной смеси. Значения величины подвижности смеси представлены в таблице :

Подвижность бетонной смеси	Осадка конуса
Малоподвижная (П1)	1 – 5 см
Подвижная (П2)	5 – 10 см
Сильноподвижная (П3)	10 – 15 см
Литая (П4)	15 – 20 см

Таким образом, промышленная бетонная смесь, имеющая маркировку, например: М550 В40 П3 F300c W12 означает, что данная смесь относится к высокоцементосодержащим смесям с классом прочности на сжатие В40, осадкой конуса 10 – 15 см, допускающей до 300 термических циклов в присутствии солей и обладающей высокой водонепроницаемостью.

Основным фактором, определяющим жесткость или подвижность бетонной смеси, является ее водосодержание: чем ниже жесткость бетонной смеси и выше ее подвижность, тем жестче смесь, тем большее влияние оказывает изменение водосодержания на ее жесткость и подвижность.

Количество воды, необходимое для получения смеси требуемой жесткости или подвижности, называют водопотребностью бетонной смеси.

— связность и однородность, достигаемая соответствующим содержанием вяжущего и мелких фракций заполнителя, оптимальным соотношением крупных фракций заполнителя в составе бетона и надлежащим перемешиванием смеси. Достигнутые при перемешивании однородность и связность бетонной смеси должны сохраняться при ее транспортировании, перегрузках, укладке и уплотнении в бетонируемом изделии;

— водоудерживающая способность, т. е. способность смеси удерживать содержащуюся в ней воду без водоотделения на поверхности изделия и на границах раздела между цементным тестом и крупным заполнителем. Она достигается ограничением количества воды в бетонной смеси, а для смесей большой подвижности — повышенным содержанием тонкодисперсных составляющих (вяжущие, мелкие фракции заполнителя) и введением водоудерживающих добавок (тонкомолотые добавки, поверхностно-активные вещества);

— прочность и деформативность в свежеотформованном состоянии, т. е. способность смеси сохранять приданную ей форму после удаления формообразуюшей оснастки.