виды добавок

В состав любого цемента, кроме самого цементного порошка, входит ряд дополнительных различных компонентов. Их количество и разнообразие влияет на скорость процесса отверждения раствора, а, следовательно, и на цену самого цемента. Несмотря на то, что сам процесс отверждение материала всегда происходит в три этапа, – растворение, коллоидация и кристаллизация, – независимо от типа цемента, скорость все равно является одной из основных характеристик данного строительного материала.

К главным компонентам цемента относят следующие: клинкер, гипс, минеральные добавки. Часть последних компонентов составляет всего лишь 5% от всей массы цемента. Тщательно перемолотые минеральные добавки на сегодняшний день являются обязательным компонентом цемента, хотя ранее их вообще не добавляли. Следует упомянуть следующие широко используемые добавки: пластификаторы, пылевидные отходы с горных пород, кислые золы ТЭС и природные пуццоланы. Каждая добавка по-разному влияет на скорость процесса твердения цементного раствора. Например, основной добавкой шлакового цемента являются гранулированные доменные шлаки. Благодаря им раствор из такого цемента подвергается замедленному отверждению.

Такая разновидность цемента, как пуццолановый, твердеет вне зависимости от того, в каких условиях он находится – в нейтральных или, наоборот, в особенно влажных. Такое возможно благодаря тому, что в его состав входит добавка вулканического или осадочного типа, которая активизирует процесс отверждения.

Наиболее популярный цемент в наших широтах – гидрофобный цемент. Его особенностью является высокая морозостойкость. Такое свойство обеспечивается наличием в составе цемента множества «полезных» добавочных компонентов, а именно: асидол, мылонафт, жирные кислоты, олеиновые кислоты. Обработка зданий таким цементом защищает его не только от суровых зим, но и отлично противостоит повышенной влажности.

Кроме минеральных добавок, существуют ещё и технологические компоненты, которые изначально вводятся в состав цемента для улучшения процесса его помола. При этом они также способствуют повышению прочности строительного раствора из цемента, ускоряют его отвердение.

Таким образом, все минеральные и технологические добавки, входящие в состав любого цемента, призваны улучшать строительно-технические характеристики данного вещества.

Основные виды добавок для цемента, которые используются на современном бетонном и ЖБИ производстве. Все добавки для цемента можно условно разделить на группы:

• добавки для цемента регулирующие основные свойства цементных растворов, такие как подвижность, пластичность, водоудержание, порообразование и т.д.

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

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

• противоморозные добавки, позволяющие производить бетонирование при минусовых температурах.

• добавки повышающие 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.

• 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, воздуховолекающие, пенообразующие и т.д.

Если у нас набралось столько групп, то сколько же будет добавок? Сразу скажу - много! Перечислять их всех - вряд ли хватит сил и времени. Выделим лишь основные, которые могут быть полезны широкому кругу строителей.

Пластификатор, суперпластификатор

Наверное не совру, если скажу, что пластификатор, а вернее, его более продвинутый наследник - суперпластификатор - самая используемая на сегодня добавка. Вообще, добавки 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 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 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. Одним из главных производителей суперпластификатора с-3 является компания "Полипласт". Чем же так хороши пластификаторы, давайте посмотрим:

• Экономия цемента. Для получения равнопрочного бетона одинаковой подвижности с применением пластификатора и без него, на один куб бетона расходуется цемента на 15% меньше. Достигается сиё великолепие 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 (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 аж в 1,5 раза (если не врут конечно физики-химики)

Мне кажется, что перечисленных плюсов вполне достаточно для того чтобы понять, что производить бетон или ЖБИ без пластификаторов - не самое выгодное мероприятие. Однако, в нашей бочке мёда есть и ложка дёгтя. Маленькая такая, но есть. И дёготь этот - незначительное замедление сроков твердения бетона. Можно считать это отрицательным эффектом, может кому-то он покажется и положительным, но суть одна. Для компенсации замедляющего действия пластификаторов иногда вводятся специальные добавки - ускорители твердения. Они и компенсируют всё, что подпортил пластификатор, а именно график нормального твердения бетона.

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

Другие добавки для бетона

Ускорители твердения  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 По названию понятно - что делают подобные добавки. Применяют их для увеличения времени живучести бетонной смеси. В основном это может быть надо для транспортировки на дальние расстояния, при невозможности быстрой заливки и так далее. То есть, с применением замедлителей твердения мы берём тайм аут, чтобы успеть кое-что сделать: поесть пончиков, попить пива, поспать пока бетон будет отдыхать в бадье или корыте. Причем, растягивается это удовольствие аж на несколько часов. Как-то так. В группу замедлителей можно отнести добавки водопонизители. Они так же оказывают замедляющий эффект.

Воздухововлекающие добавки Как Вы уже поняли из названия, эти добавки "вовлекают" воздух. При замешивании смеси создаются миллионы мельчайших микропузырьков воздуха. Для чего это нужно. 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. Почему? Да потому как пропитавшей бетонную конструкцию воде, при замерзании, есть куда расширяться. В те самые поры. Дёшево и сердито.

Однако, и здесь не без дёгтя. Цементный камень то они уберегают от разрушения, а вот заполнители нет. Щебню так же достаётся от мороза и воды, как и без волшебных пузырьков. Но это уже совсем другая песня. 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. Это "жесть" конечно, но если есть такая необходимость, то выбирать не приходится. Так как же действуют противоморозные добавки. Тем, кто знаком с "предметом" и так понятно, всем остальным постараюсь объяснить в нескольких фразах.

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 банальной причине замерзания той самой воды. Вот с двумя этими гадостями и борются, в силу своих возможностей, противоморозные добавки для бетона.

Главные задачи современных противоморозных добавок - сократить время схватывания цемента и ускорить время твердения бетона (в условиях низких температур), понизить температуру замерзания воды. По-русски выражаясь - сделать так, чтобы вода замерзала не при 0 градусов, а при -10 или -20. Наверное помните, что солёная вода - классический пример понижения температуры замерзания. Есть ещё одна задача у современных противоморозных добавок - не навреди. Прям как у Гиппократа: "...сообразно с моими силами и моим разумением, воздерживаясь от причинения всякого вреда..." А навредить они могут. Не все, но могут.

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), обещается позитивное ингибирующее воздействие на арматуру, повышается проектная прочность в сравнении с бездобавочным бетоном.

Добавок конечно много. Перечислить их и описать - задача непростая. Я упомянул лишь самые используемые. По мере возможностей и сил постараюсь со временем дополнить эту страницу описанием проигнорированных ныне добавок. А пока, что есть - то есть.