Зачем нужны бетону суперпластификаторы

Для того чтобы снизить количество воды в бетоне, при приготовлении бетонной смеси используются специальные химические добавки. Обычные водопонижающие средства позволяют уменьшить потребность бетонной смеси в воде примерно на десять-пятнадцать процентов. Но в случае, если требуется более эффективное водопонижение, приходится вводить большее количество этих средств. Однако в таком случае обязательно возникнут и отрицательные эффекты, например, усадка, усиленное воздухововлечение, отделение воды, расслоение смеси и общее ухудшение процесса затвердения бетона.

Решить подобные проблемы позволяют существующие сегодня водопонижающие средства нового класса. Они отличаются от традиционных по своей химической природе и по способности снижать потребность бетона в воде на тридцать процентов. Такие модифицирующие добавки множество названий: суперразжижители, суперводопонизители и высокоэффективные водопонизители. Или же, как их называют обычно, - суперпластификаторы.

Суперпластификаторы, при их применении, дают ряд преимуществ. Например, они способствуют получению бетонных смесей с высокой удобообрабатываемостью и простотой укладки и производству высокопрочных бетонов с нормальными качествами при крайне низком содержании воды. Помимо этого появляется возможность получить и промежуточные варианты бетонов. То есть с более высокой, чем у традиционных бетонов, удобообрабатываемостью, но с меньшей водопотребностью, или бетоны с пониженным расходом цемента при нормальной технологичности смеси и прочностью.

202. Изложить требования к исходным материалам для получения высокопрочного бетона с суперпластификаторами.

Высокопрочный бетон прочность 60-100 МПа, получают, используя цемент высоких марок, промытого песка и щебня прочностью не ниже 100 МПа.

Высокопрочный бетон приготовляют с низким водоцементным соотношением (ВЦ) = 0,3-0,35 и ниже (смеси жесткие или малоподвижные) в бетономесителях принудительного действия. Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование и др.

Для приготовления высокопрочного бетона применяют различные способы повышения активности цемента и качества бетонной смеси (домол ивиброактивация цемента, виброперемешивание, применение суперпластификаторов и др.) и принимают высокий, иногда предельно допустимый расход цемента.

Х орошо зарекомендовало себя, в получении высокопрочных бетонов, вяжущее с низкой водопотребностью (ВНВ), которое получают совместным помолом высокомарочного портландцемента и суперпластификатора С–3. Бетоны на основе ВНВ имеют прочность при сжатии более 100…120 МПа. При бетонировании массивных сооружений целесообразно применять цементы с пониженным содержанием С₃S и особенно С₃А, лучше всего белитовые. Такие цементы твердеют постепенно, в течение длительного срока, обеспечивая высокую конечную прочность бетона. Максимально допустимый расход цемента в высокопрочном бетоне для массивных сооружений не должен превышать при применении белитового портландцемента 450 кг/м³, а обычного портландцемента 400 кг/м³. В других случаях максимально допустимый расход цемента в высокопрочном бетоне не должен превышать 500 кг/м³. Увеличение расхода цемента свыше указанных пределов неэффективно для повышения прочности бетона, так как она возрастает незначительно. Это хорошо видно на рисунке на котором показано увеличение предела прочности бетона при сжатии в возрасте 28 суток на 1 кг добавочного цемента в зависимости от общего расхода цемента.

Для высокопрочного бетона заполнители должны быть чистыми и обладать хорошим зерновым составом и малой пустотностью. В качестве крупного заполнителя следует применять фракционированный щебень из плотных и прочных горных пород. Предел прочности при сжатии исходных каменных пород должен быть у изверженных не менее 100 МПа и у осадочных 80 МПа. Песок высокопрочных бетонов должен иметь пустотность менее 40 %.

Высокопрочные бетоны являются, как правило, и быстротвердеющими. Однако для ускоренного достижения отпускной прочности бетона в изделиях обычно требуется тепловая обработка, которая может проводиться по сокращенному режиму. Новые особо быстротвердеющие цементы дают возможность обойтись без тепловой обработки, так как бетон достигает нужной прочности в «естественных» условиях твердения при температуре 20-25°С.

Также высокопрочные бетоны являются еще и быстротвердеющими. Чтобы добиться повышенного ускорения прочности бетона в изделиях обычно требуется тепловая обработка, которая можно провести по сокращенному режиму. Разработанные быстротвердеющие цементы позволяют обходиться без тепловой обработки, ввиду того, что способны достичь необходимой прочности в нормальных условиях твердения.  По прочности на осевое растяжение проектные марки тяжелого бетона могу быть следующего вида: от 10 до 40 с шагом 5. Наиболее высокое сопротивление растяжению мы можем наблюдать у дорожного, аэродромного и других специальных бетонов.  Тяжелый (или высокопрочный) бетон имеет хорошее сопротивление износу поверхности, что является основополагающим фактором для цементно-бетонных дорог и полов промышленных зданий. Благодаря хорошим защитным свойствам против радиоактивных излучений, высокопрочный бетон находит широкое применение в конструкциях биологической защиты атомных реакторов.