Лекция 14. Добавки для бетонов. Зимнее бетонирование.
Для регулирования свойств бетонной смеси и бетона вводятся добавки. Добавки вводятся в незначительном количестве (менее 5 и даже 1%).
Добавки для бетонов — природные или искусственные химические продукты, вводимые в
составы бетонов при их изготовлении с целью улучшения технологических свойств бетонных смесей, физико-химических свойств бетонов, снижения их стоимости.
могут быть органические и неорганические
Классификация химических добавок:
По основному эффекту действия
1.Регулирующие свойства бетонных и растворных смесей:
1.1 Пластифицирующие;
т.е. увеличивающие подвижность (уменьшающие жёсткость) бетонной смеси) в зависимости от степени эффекта:
I группы — суперпластификаторы;
II группы — сильнопластифицирующис;
III группы — среднепластифицирующие;
IV группы — слабопластифицирующие.
1.2 Стабилизирующие;
т.е. предупреждающие расслоение бетонной смеси
1.3 Водоудерживающие;
уменьшающие водоотделение
2 Регулирующие схватывание бетонной смеси и твердение бетона;
-замедляющие схватывание;
-ускоряющие схватывание;
-ускоряющие твердение;
-обеспечивающие твердение при отрицательных температурах (противоморозные); 3 Регулирующие плотность и пористость бетонной смеси и бетона:
-воздухововлекающие;
-пенообразующие;
-газообразующие;
-уплотняющие;
воздухоудаляющие и кольматирующие поры бетона
- добавки – регуляторы деформаций бетона (расширяющие и др.)
4 Повышающие защитные свойства бетона к стали - ингибиторы коррозии стали 5 Придающие бетону специальные свойства:
-гидрофобизирующие
-повышающие коррозионную стойкость;
-биоцидные
-электроизоляционные;
-электропроводящие;
-противорадиационные.
Некоторые добавки обладают полифункциональным действием, например, пластифицирующие и воздухововлекающие, газообразующие и пластифицирующие и др. В этом случае добавку классифицируют по наиболее выраженному эффекту действия.
По химической активности 1 Инертные
Тонкомолотые песок, известь и другие.
наполнители — порошкообразные материалы, частицы которых соизмеримы с частицами вяжущего вещества, не вступают в химические реакции
Предназначены:
1 Для экономии цемента; 2 Для получения плотного бетона при малых расходах цемента.
могут добавляться в значительных количествах от массы цемента
Вводятся в количестве 5…20% и более (до 50%) от массы цемента.
Вводятся когда для низкомарочных бетонов применяются высокомарочные цементы, а также большое количество цемента в низкомарочных бетонах может привести к усадочным деформациям, что способствует появлению трещин и уменьшения долговечности.
Необходимо учитывать, что в цементе, в большинстве случаев уже введено определённое количество минеральных добавок.
Излишнее количество тонкомолотых добавок может снизить долговечность бетона.
2 Поверхностно-активные вещества (ПАВ)
1.1 Гидрофилизирующие (СДБ, С-3)
Способствуют обволакиванию дисперсных частиц цемента экранирующими плёнками органического вещества с эффектом пластификации смеси без нарушения основных процессов отвердевания и формирования структуры цементного камня и бетона.
1.2 Гидрофобизирующие (СНВ, ГКЖ-94)
Адсорбируются на поверхности раздела воздух-вода, понижают поверхностное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки воздуха.
Образовавшиеся замкнутые воздушные пузырьки, предохраняют разрушение материала при замерзании свободной воды, т.е. повышается морозостойкость бетона.
Вместе с тем, практически не возникает водопроницаемости материала, так как количество воздушных пузырьков невелико (около 3…4%).
ПАВ нередко получают из отходов промышленности
3 Химически активные
Вступают в химические реакции с портландцементом и продуктами его гидратации.
Чаще всего с Ca(OH)2, который образуется в цементном тесте и камне при гидратации алита и белита.
(соли кислот: CaSO4, K2CO3, NaCl, NaNO2, NaNO3 и др.)
4 Комплексные
1 Пластифицирующие добавки
Начали широко применяться в 40…50-х гг. прошлого века, сегодня занимают ведущее место среди химических добавок.
1 Сульфитно-дрожжевая бражка (гидрофилизирующая добавка)
СДБ — отход лесопромышленных комплексов (при переработке целлюлозы). Вводится в количестве 0,2…0,4 % от массы цемента
>0,4% также увеличивает осадку конуса, но может резко уменьшить прочность, т.к. при перемешивании способствует увеличению воздуха, а значит повышает пористость.
Несколько замедляет процессы твердения.
2 Суперпластификаторы типа С-3 (гидрофилизирующая)
Синтетические полимерные вещества на основе (сульфинированных) меламиноформальдегидных смол.
Вводится в количестве 0,1…1,2% от массы цемента (обычно — ≈0,6%). С-3 позволяет:
-увеличить подвижность бетонной смеси от П1 до П5;
-снизить водопотребность ≈ на 20-30 %,
Следовательно увеличивать прочность бетона в суточном возрасте на 50% и более, а в месячном — на 30…40%.
-увеличить конечные прочностные характеристики до 20 %;
-увеличить сроки схватывания и «живучесть» бетонной смеси;
-повысить влагопроницаемость, трещинностойкость, морозостойкость;
-снизить расход цемента ≈ 15 %.
СНВ
Смола нейтрализованная воздухововлекающая (гидрофобизирующая). Получается путём омыления канифоли едким натром.
Позволяет за счёт уменьшения расхода воды сократить расход цемента на 8…12%. Повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона.
Снижает расслаиваимость бетонной смеси.
Несколько замедляет твердение бетона в раннем возрасте, поэтому часто применяют в сочетании с добавками-ускорителями твердения цемента.
СДО
Смола древесная омыленная Получается путем омыления частично конденсированной древесной смолы щелочью. Повышает морозостойкость.
Понижает плотности бетона.
Улучшает удобоукладываемость бетонной смеси;
2 Ускорители процессов схватывания
Противоморозные добавки.
Эти добавки понижают точку замерзания воды и способствуют твердению бетона при отрицательных температурах.
«Холодные бетоны»
Начало схватывания — не менее 45 мин., конец — не позднее 10 час.
NaF, NaCl, CaCl2 (-50 С) и др.
3 Замедлители схватывания
Замедление сроков схватывания возникает при необходимости дальней перевозке бетонной смеси.
СДБ — 1% и более, но понижается прочность. СП (сахарная патока) является пластификатором.
4 Ускорители твердения бетона
Влияют на время набора марочной прочностибетона.
(начинается поле сроков схватывания)
Как правило это соли кислот СаCl2, NaNO3, Na2SO4
Необходимо учитывать побочное действие этих добавок — хлорид кальция способствует коррозии арматуры, поэтому количество его в железобетоне ограничивается 2%.
Не допускается его применение в тонкостенных, густоармированных конструкциях и в элементах предварительно напряжённой арматурой.
Сульфат натрия может вызывать появление высолов на поверхности бетона.
5 Газообразующие добавки
1 Алюминиевая пудра;
2 Этилгидросилоксановая жидкость ГКЖ-94;
6 Уплотняющие добавки
Т.е добавки, повышающие водонепроницаемость бетона.
1 С-89 (смола) до 2%;
2 Диэтиленгликолиевая смола - ДЭГ-1;
3 Триэтиленгликолиевая смола ТЭГ-1.
7 Гидрофобно-пластифицирующие добавки
гидрофобное и пластифицирующее действие, повышение стойкости в агрессивной среде, долговечности
кремнийорганические жидкости 1 метилсиликонат натрия ГКЖ-11; 2 этилсилоконат натрия ГКЖ-10;
3 ГКЖ-94.
8 Добавки, повышающие морозостойкость бетона
До 1956 года делали бетоны как можно более плотными (без пор) и получали максимальный класс по марозостойкости F300, т.к. бетоны не имели оптимальной поровой структуры.
Повышая пористость бетона на 6..8% (пор определённой структуры) способствует повышению морозостойкости бетона до F1000 и более
Такая пористость снимает напряжения при замерзании воды, в таких порах, вода замерзает не при 0 С, а при – 30 С.
Условно-замкнутая пористость достигается за счёт добавок и др. технологических мероприятий.
1 СНВ – 0,03…0,06% (США) требует высокой культуры производства, фракционирования песков, строгого соблюдения В/Ц и др.
Т.к. может поглотится много воздуха.
2 ГКЖ-94 ≈0,6% Происходит реакция с Ca(OH)2 в результате которой выделяется водород, который образует требуемую пористость.
Эта реакция идёт после того, как бетон уложен, а значит не зависит от культуры производства.
Комплексные добавки
Применяют для получения полифункционального эффекта. СДБ+СНВ СДБ+ГКЖ-94
Многие суперпластификаторы являются, по существу комплексными добавками.
Химические добавки поставляются в виде растворов, порошков, эмульсий.
Большинство добавок растворимы в воде и их вводят в бетоносмеситель в виде предварительно приготовленного раствора.
Оптимальное количество добавки зависит от вида цемента, состава бетонной смеси, технологии изготовления конструкции.
На практике оптимальную дозировку добавки определяют опытным путём.
Все добавки, а особенно комплексные обязательно нужно проверять на конкретных материалах, и технологии изготовления бетона.