4.1 Типы воздухововлекающих добавок

К воздухововлекающим добавкам относятся следующие.

• Смола нейтрализованная воздухововлекающая СНВ, СНВК – добавка на основе натриевых солей абиетиновой смолы. Сухое вещество тёмно-коричневого цвета, малотоксично, слабогорюче.

• Клей таловый пековый КТП – смесь производных смоляных и жирных кислот, образующаяся при выделении талового масла из сульфатного лигнина. Твёрдый продукт коричневого цвета, содержащий около 10% влаги, растворим в воде, малотоксичен, слабогорюч.

• Пек таловый омыленный ОТП – натриевые соли смоляных и жирных кислот с общей щелочностью 3…10%. Монолит-глыба и порошок добавки с температурой размягчения около 70º С, малотоксичен, слабогорюч.

• Смола древесная омыленная СДО – пастообразный продукт на основе натриевой соли абиетиновой смолы, получаемый омылением древесной смолы щелочью.

• Синтетическая поверхностно-активная добавка СПД – водный раствор смеси натриевых солей высших жирных алкилнафтеновых кислот и неомыленных веществ. Жидкость красно-коричневого цвета, предельная концентрация паров в воздухе рабочей зоны 10 мг/м³ (по высшим жирным спиртам). Должен содержать сухого вещества не менее 40% по массе.

• Вспомогательный препарат ОП – пастообразный продукт белого цвета, получаемый обработкой моно - и диалкилфенолов оксидом этилена.

• Омыленный древесный пек ЦНИПС-1 – пастообразный продукт, получаемый нейтрализацией жирных кислот древесного пека едким натром. Должен храниться в крытом помещении. Гарантийный срок хранения 4 месяца.

• Микропенообразователь БС – нейтрализованные едким натром или едким калием жирные кислоты растительного или животного происхождения, содержащие белки и углеводы: полынь, стебли подсолнечника и кукурузы, сено, сосновая хвоя и пр.; белковые отходы боен, копыта и несортовые рога, отходы клееварочного и кожевенного производства и т.д. Должен удовлетворять следующим требованиям: тонкость помола (остаток на сите № 008) не более 15%, влажность – не более 2% по массе.

• Микропенообразователь ОС – паста чёрного цвета, представляющая собой отходы соапстока, образующиеся на мыловаренных заводах и содержащие 10…15% по массе омыленных жиров.

• Подмыльный щелок ПМЩ – отходы мыловаренного производства.

• Дегтеизвестковый пластификатор ДИЮжНИИ - комковатая сырая масса жёлто-коричневого цвета, получаемую в результате тщательного перемешивания дёгтя (галипота) из древесных хвойных пород, извести и воды.

• Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10 (этилсиликонат натрия) и кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10 (этилсиликонат натрия) - прозрачная жидкость от бледно-жёлтого до коричневого цвета плотностью 1,19…1,21 г/см³ смешивается с водой в любых соотношениях. Раздражающе действует на кожу вследствие сильнощелочной реакции. Предельная концентрация в воде 2 мг/л, пожаро - и взрывобезопасна.

• Канифольное мыло КМ – мазеобразная паста от тёмно-коричневого до светло-жёлтого цвета, получаемую в результате обработки канифоли водным раствором едкого натра или кальцинированной соды и состоящую, в основном, из натриевых солей, содержащихся в канифоли кислот.

Как воздухововлекающие добавки большой интерес представляют натриевые соли нафтеновых кислот (М₁, НРВ, АМ, АМН, А₁, А₂, ДНК) и натриевые соли нефтяных сульфокислот (АБ, НЧК, КЧНР, ПО-1, Н, СХ).

Все они водорастворимы, имеют нейтральную или слабощелочную среду, за исключением ДНК, АМН и АМ, водорастворимость которых обеспечивается нейтрализацией их Na OH или Na₂ CO₃. В результате этого воздействия образуются легко растворимые в воде натриевые соли нафтеновых кислот.[3]

4.2 Влияние воздухововлекающих добавок на свойства бетонной смеси

Воздухововлекающие добавки, вводимые в состав бетона в оптимальных количествах, не оказывают, существенного влияния на степень гидратации цемента, ни на кинетику его тепловыделения. Даже если они изготовлены на основе веществ, способных замедлять процессы гидратации (например, на основе лигносульфонатов), то их содержание столь мало, что замедляющим действием можно пренебречь. Они также не влияют и на состав продуктов гидратации цемента. Единственный эффект, обеспечиваемый применением таких добавок, – вовлечение в бетонную смесь воздушных пузырьков.

Воздухововлечение, повышая подвижность смеси, улучшает технологичность, ее легче транспортировать, укладывать и формовать без расслоения. Этот эффект вызван «подшипниковым» действием пузырьков воздуха, которых содержится около четверти миллиона в 1 см³ цементного теста. Реологические характеристики бетонной смеси можно измерить, например, используя такие параметры, как пластическая вязкость и др., однако пока еще имеется мало данных о влиянии на них воздуха. Удобоукладываемость в результате воздухововлечения улучшается для любых бетонных смесей, но особенно высок этот эффект при работе с жесткими смесями на природных

легких заполнителях.

Водоотделение и расслоение. Наличие в бетонной смеси воздуха уменьшает опасность водоотделения и расслоения. Отделение твердой фазы может приводить к образованию каналов, расположенных по вертикали и заполненных водой. В отдельных случаях отделившуюся воду удается вновь ввести в состав бетонной смеси при ее последующей укладке, в других – образуется затвердевшая корка и вода оказывается под этим затвердевшим бетоном в виде каверн, ослабляющих материал.

Решение одной из важнейших проблем, связанных с водоотделением, –

своевременное возвращение воды в бетонную смесь – облегчается с помощью воздухововлечения.

Сегрегация (расслоение) – разделение твердых частиц бетонной смеси вследствие различия их гранулометрического состава – проявляется либо при транспортировании смеси, либо при уходе за нею. Воздухововлечение в бетонную смесь уменьшает опасность расслоения, хотя этот прием нельзя рассматривать как метод борьбы с расслоением.

Детали механизма, ответственного за положительное влияние воздухововлечения на водоотделение и на расслоение смеси, еще недостаточно ясны. По-видимому, пузырьки воздуха, вовлеченные при134 использовании ПАВ, улучшают когезионные свойства и гомогенизируют неустойчивые смеси. Кроме того, они повышают их жизнеспособность, уменьшая тенденцию к расслоению. Наконец, пузырьки воздуха, занимая примерно четвертую или пятую часть цементного теста в смеси, уменьшают ее расслоение и водоотделение, т.е. выполняют примерно те же функции, что и частицы песка. Однако в связи с тем, что адсорбционные пленки введенных ПАВ тормозят осушение пен, воздухововлечение играет большую роль, чем частицы песка.

Влияние воздухововлечения на отделочные операции. Бетонные смеси, содержащие воздух благодаря введению добавок, обычно труднее поддаются отделке, так как они обладают большей «связностью» и меньше выделяют

воды. Однако при использовании соответствующих приспособлений отделочные операции с такими составами не вызывают особых затруднений. Кроме того, следует принимать во внимание, что в связи с уменьшением опасности водоотделения проведение таких операций упрощается, а поверхности оказываются более долговечными.

Воздухововлечение не влияет на сроки схватывания цементов в бетонной смеси.

Действие пластифицирующе – воздухововлекающих добавок сводится к замедлению процесса гидратации затворенного водой цемента и, как следствие, к снижению интенсивности увеличения вязкости цементного теста в бетонных и растворных смесях в начальной стадии. Достигается это благодаря свойству добавок образовывать на поверхности зерен цемента тонкие (мономолекулярные) гидрофобные пленки, резко уменьшающие смачивание цементных зерен водой, что приводит к замедлению процесса их гидратации и, следовательно, к хранению на некоторое время начальной вязкости цементного теста.

Помимо этого, в связи с некоторой пенообразующей способностью добавок этой группы, при перемешивании в бетонных и растворных смесях возникают мельчайшие пузырьки вовлеченного воздуха, повышающие подвижность смесей.

Другой важный результат, достигаемый при введении воздухововлекающих добавок – сильное повышение морозостойкости бетона при его длительном замораживании.

Воздухововлечение может изменяться от нескольких процентов до больших значений (в легких бетонах и пенобетонах, используемых в качестве теплоизоляционных материалов).

При повышенном воздухововлечении возможно уменьшение плотности бетона, а так же снижение его прочности.

Пластифицирующе-воздухововлекающие добавки особенно сильно воздействуют при виброуплотнении бетонных смесей, увеличивая их подвижность на 15–30%.

Используя пластифицирующе- воздухововлекающие и воздухововлекающие добавки в тяжелых и легких бетонах и строительных растворах, необходимо учитывать, что микропузырьки воздуха уменьшают их вязкость, повышают однородность и удобоукладываемость, вследствие чего смесь с этими добавками приобретает подвижность, эквивалентную смесям без добавок, имеющим 30–35% большую подвижность [3].

Факторы, влияющие на количество вовлечённого воздуха:

Общее количество воздуха в бетоне – не самая главная характеристика для оценки его морозостойкости, но единственная из возможных для бетонной смеси. Одной из самых значимых характеристик считается “фактор расстояния” между пузырьками: чем он ниже, тем выше долговечность бетона.

4. Дозировка добавок

С увеличением содержания добавок возрастает и количество в бетоне вовлечённого воздуха. Однако не существует строгого соотношения между количеством введённой добавки и степенью воздухововлечения: одни добавки могут оказаться более эффективными, другие менее.

5. Осадка конуса

Чем выше осадка конуса, тем больше воздухововлечение. Так, увеличение ОК примерно на 75 мм способствует повышению содержания воздуха на 1 %; чем больше воды в бетонной смеси, тем она более подвижна, поэтому воздуху легче оказаться в смеси при перемешивании. Однако если ОК составляет больше 175 мм, воздух легко удаляется при перемешивании и укладке бетонной смеси, т.е. снижается воздухосодержание.

6. Влияние крупного заполнителя

С повышением максимальных размеров заполнителя содержание воздуха в бетоне снижается. Можно вовлечь 7,5 % воздуха при использовани

заполнителя размером фракции около 10 мм и только 5 % - размером 50 мм.

4. Влияние мелкого заполнителя

Мелкие заполнители способствуют воздухововлечению благодаря тому, что, во-первых, служат “ловушкой” для воздуха, и, во-вторых, удерживают его. Наличие воздухововлекающих добавок стабилизирует образовавшуюся систему пор. Максимальное воздухововлечение обеспечивают фракции песка размерами от 150 до 600 мкм. Для более жирных бетонных смесей роль заполнителей в образовании воздушной полости менее существенна.

5. Влияние температуры

Чем выше температура бетонной смеси, тем меньше в ней воздуха. Это справедливо и в том случае, если водоцементное отношение изменяют таким образом, чтобы сохранить неизменной ОК. Так, при ОК смеси 175 мм повышение температуры на 15ºС снижает содержание воздуха на 1 %, тогда как при осадке 25 мм такое же изменение температуры не влияет на содержание воздуха в смеси.

6. Влияние условий перемешивания

С увеличением интенсивности перемешивания смеси растёт и содержание в ней воздуха, которое может превысить допустимое. Удлинение сроков перемешивания сначала приводит к незначительному повышению воздухововлечения, но дальнейшее перемешивание вызывает снижение содержания воздуха в смеси, причём время достижения максимума наступает тем раньше, чем меньше начальная осадка конуса.

7. Влияние химического состава цемента

Цементы с высоким содержанием щелочей легче вовлекают воздух, чем с низким, поэтому для смесей на них требуется меньше воздухововлекающих добавок. Высокое содержание щелочей приводит к возрастанию фактора расстояния при использовании в качестве воздухововлекающей добавки винсоловой смолы и к понижению – при введении лигносульфонатов.

8. Вибрация бетонной смеси

Вибрация снижает содержание воздуха, поскольку при этом возможно слияние крупных пузырьков. Более продолжительное вибрирование смеси слабо изменяет фактор расстояния, хотя содержание воздуха при этом ощутимо уменьшается. Это обстоятельство важно для получения прочного бетона в результате отсутствия расслоения смеси.[10]