шпоры гос / Новая папка / хим.добавки

1. Воздухововлекающие и газообразующие добавки. Их основное назначение и виды.

Воздухововлекающие добавки предназначены для вовлечения в бетонную смесь заданного объема воздуха и создания в затвердевшем бетоне системы замкнутых и равномерно распределенных по всему объему воздушных пор.

Воздухововлечение – это процесс образования в бетоне большого числа воздушных пузырьков, которые распределены в матрице из цементного камня , скрепляющего заполнитель.

Воздухововлекающие добавки относятся к второй группе классификации по ГОСТ 24211 (номер госта писать не обязательно).

Применяемые на практике ВВД по химической природе можно классифицировать следующим образом:

1) смолы, получаемые из древесной смолы

2) синтетические моющие средства

3)соли лигносульфоновых кислот

4) соли нефтяных кислот

5) соли , получаемые из протеинов

6) соли органических сульфокислот

Типичными представителями добавок этой группы являются:

Смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), вводится в состав бетона в количествах 0,005-0,05% от массы цемента.

Синтетическая поверхностно-активная добавка (СПД) - продукт целлюлозно-бумажной промышленности, поставляется в сухом виде, хорошо растворяется в воде и применяется в количествах 0,005-0,035% от массы цемента.

Омыленный древесный пек (ЦНИИПС-1) - так же, как СНВ, является продуктом целлюлозно-бумажной промышленности и применяется в тех же дозировках.

Смола древесная омыленная (СДО) - пастообразный продукт по химическому составу близкий к СНВ. Поставляется в твердом виде в бумажных мешках, применяется в количествах 0,01-0,08% от массы цемента.

Растворные и бетонные смеси с воздуховолекающими добавками обладают повышенной водоудерживающей способностью и замедленной седиментацией, что свидетельствует об их стабилизирующем действии.

Воздухововлекающие добавки широко применяются для снижения средней плотности керамзитобетона в ограждающих конструкциях и для повышения морозостойкости тяжелого и легкого бетона.

Объем вовлеченного воздуха зависит от типа и количества воздухововлекающей добавки, зернового состава заполнителей, расхода цемента и тонкости его помола, способа и продолжительности перемешивания.

Воздухововлекающие добавки повышают морозостойкость бетона не менее, чем в 2-3 раза, несколько увеличивают прочность бетона при растяжении и повышают трещиностойкость конструкций.

Особый интерес представляет применение в технологии бетона газообразующих добавок. По требованиям надежности газообразующие добавки должны обеспечивать объем выделившегося газа в уплотненной бетонной смеси 1,5…3,5% и повышать морозостойкость бетона более, чем в 2 раза. Примером газообразующей добавки служит ГКЖ-94.

Используя газообразующие добавки для получения микропористой структуры бетона или раствора необходимо учитывать, что эффект газообразования зависит как от количества добавок, так и от температуры бетонных смесей и содержания в них щелочи и цемента. Дозировка газообразующих добавок от 0,03 до 0,08 % от массы цемента.

2. Добавки-пластификаторы бетонных смесей, их классификация.

Из добавок к бетонам, нашедших наиболее широкое применение в производстве бетона и железобетона, на первом месте стоят пластифицирующие добавки. Объясняется это высокой эффективностью данного вида добавок, отсутствием отрицательного действия на бетон и арматуру, а также доступностью и невысокой стоимостью.

При изготовлении железобетонных конструкций стремятся к получению удобоукладываемой смеси при минимальных расходах цемента и водоцементного отношения. Это полной мере возможно только при использовании химических добавок, регулирующих реологические свойства бетонной смеси. Добавки, регулирующие реологические свойства бетонных и растворных смесей в большинстве своем представляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). Отличительной особенностью ПАВ является их высокая физико-химическая активность на границе раздела фаз в дисперсных системах.

Вводя в воду затворения небольшие количества ПАВ, удается существенно снизить поверхностное натяжение воды на границе раздела фаз, тем самым облегчить ее распределение на поверхности твердых тел.

В результате снижения вязкости цементного теста при введении добавок наблюдается разжижение бетонной смеси. Эффект разжижения бетонной смеси за счет введения добавок называется пластификацией.

Типичными представителями добавок ПАВ, с ярко выраженными пластифицирующими свойствами, являются добавки на базе отходов или побочных продуктов целлюлозно-бумажной промышленности (ССБ, СДБ, ЛСТ) и суперпластификаторы (С-3, 10-03, МФАС-100П и др.).

Адсорбируясь на зернах цемента и поверхности гидратных новообразований, ПАВ проявляют себя не только как пластификаторы, но и как замедлители твердения.

Все пластифицирующие добавки в соответствии с классификацией ГОСТ 24211 относятся к первой группе добавок и в свою очередь по величине пластифицирующего эффекта подразделяются на три разновидности : суперпластифицирующие, сильнопластифицирующие и пластифицирующие добавки.

Благодаря способности повышать подвижность бетонных и растворных смесей, добавки-пластификаторы в оптимальных количествах не только улучшают физико-механические свойства бетонов и растворов, но и повышают экономические показатели производства: снижается метало- и энергоемкость, сокращаются трудозатраты.

3. Суперпластификаторы: определение и классификация. Их влияние на свойства бетонных смесей и бетона.

Пластифицирующие добавки - это вещества, обладающие поверхностно-активными свойствами, увеличивающие подвижность или удобоукладываемость бетонных смесей. Использование пластифицирующего эффекта добавок в технологии железобетонных конструкций позволяет существенно облегчить формирование изделий или, при сохранении неизменной подвижности смеси, снизить её водосодержание и за счет этого уменьшить пористость, повысить плотность, прочность, и некоторые другие характеристики бетона.

В соответствии с классификацией добавок по ГОСТ 24211 суперпластификаторы относятся к добавкам, регулирующим свойства бетонных смесей, а в группе пластифицирующих добавок занимают первое место. Это обусловлено чрезвычайно высоким эффектом разжижения бетонной смеси без снижения прочности бетона во все сроки испытания.

Суперпластификаторами в настоящее время принято называть специально синтезируемые органические соединения, применение которых в оптимальных дозировках позволяет получать из малоподвижных бетонных смесей (ОК=2-4 см) литые или высокоподвижные смеси (OK 21-24 см) без снижения прочности бетона во все сроки твердения по сравнению с исходным составом без добавки.

Суперпластификаторы по своей природе можно условно разделить на четыре группы:

1) сульфированные меламинформальдегидные смолы и комплексные добавки на их основе;

2) продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида и комплексные добавки на их основе;

3) модифицированные (очищенные и практически не содержащие сахаров) лигносульфонаты и комплексные добавки на их основе;

4) добавки на основе поликарбоксилатов и некоторые другие добавки.

Добавки СП оказывает влияние практически на все важные строительно-технические свойства бетонов. К ним относятся значительное повышение водонепроницаемости и морозостойкости бетонов с добавкой при равной подвижности исходных смесей как при нормальных условиях твердения, так и после пропаривания. Повышается морозостойкость и водонепроницаемость бетонов, снижется их усадка и ползучесть.

На ряду с перечисленными выше положительными свойствами, многие суперпласти­фикаторы обладают целым рядом существенных недостатков, ограничивающих в отдельных случаях их более широкое использование. Это прежде всего их высокая стоимость, дефицитность и ограниченная сырьевая база. Кроме того многие эффективные СП имеют срок пластифицирующего действия в пределах 30-40 минут, что затрудняет их использование, особенно в монолитном бетоне. Как правило, суперпластификаторы вводятся в бетонную смесь в количествах 0,5-1,0 % от массы цемента, что при их сравнительно высокой стоимости увеличивает себестоимость конечной продукции.

4. Добавки-ускорители схватывания цемента и твердения бетона. Виды и основное назначение.

Роль добавок-ускорителей схватывания цемента и твердения бетона заключается, в основном, в активизации процесса гидратации цемента, что приводит к ускоренному образованию субмикрокристаплических продуктов гидратации, обладающих высокой прочностью.

По характеру воздействия на цементное тесто различают добавки:

-не вступающие в реакцию с компонентами цемента, но повышающие их растворимость и понижающие температуру замерзания воды;

-активизирующие процессы гидратации цемента посредством диспергации его зерен, разрушения силикатных составляющих и повышения их растворимости в воде;

-ускоряющие процессы гидратации цемента, вызываемые реакциями обмена, которые приводят к образованию гелей гидрооксидов кальция и снижают температуру замерзания воды;

-способствующие выделению тепла при гидратации цемента и понижающие температуру замерзания воды.

Как правило, добавки-ускорители схватывания и твердения бетона представляют собой электролиты (соли, кислоты, основания).

Ускорители твердения при введении в бетонную смесь в количествах 0,5-3,0% от массы цемента интенсифицируют процессы гидратации и оказывают положительное влияние на формирование структуры цементного камня. За счет ускорения твердения бетона можно снизить расход цемента, пара.

Наиболее распространенные виды ускорителей твердения бетона

Ускорители твердения, интенсифицируя процессы гидратации и оказывая положительное влияние на формирование структуры цементного камня, приводят к ускорению твердения бетона, выдерживаемого в естественных условиях, а также к увеличению прочности бетона сразу после тепловой обработки и в возрасте 28 суток последующего воздушно-влажного твердения. Это позволяет сократить сроки набора распалубочной прочности, уменьшить продолжительность тепловой обработки бетона на 10-20% при применении высокоалюминатных цементов. За счет увеличения темпов твердения бетона представляется возможность снизить расход цемента.

5. Противоморозные добавки. Виды и назначение. Определение эффективности противоморозных добавок.

Твердение бетонов и растворов при пониженной температуре происходит медленно, так как замедляется процесс гидратации цемента. Уже при температуре -3 .. -6 С вода в бетоне замерзает, и процессы гидратации вяжущего и твердения бетона практически прекращаются.

Противоморозные добавки – это вещества, понижающие температуру замерзания воды и способствующие твердению бетона при отрицательных температурах.

В соответствии с классификацией по ГОСТ 24211 противоморозные добавки отнесены в третью группу добавок, придающих бетону специальные свойства, в данном случае способность твердеть при отрицательной температуре.

По механизму действия противоморозные добавки разделяются на три группы.

К первой группе относятся антифризы – вещества, понижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона и являющиеся либо слабыми ускорителями, либо слабыми замедлителями схватывания и твердения бетона, то есть практически не влияют на скорость структурообразования. К этой группе относятся ХН, НН, М и другие.

Ко второй группе относятся добавки, обладающие слабыми антифризными свойствами, но являющиеся сильными ускорителями твердения бетона – сульфаты железа, алюминия и некоторых других материалов.

К третьей группе относятся такие добавки, которые сльно ускоряют схватывание бетонной смеси и твердение бетона и обладают хорошими антифризными свойствами. К ним относятся: поташ, хлористый кальций, хлорное железо, ННХК, ННХК+М и другие. Растворы таких добавок имеют низкую температуру замерзания. Например раствор поташа – 36С, хлористый кальций -55С.

Чем ниже температура твердения бетона, тем выше назначается дозировка добавки.

Эффективность действия противоморозных добавок определяют по прочности бетона, твердевшего при отрицательной температуре, в сравнении с прочностью бетона, твердевшего в нормальных условиях.

Контрольный стандартный (КС) и основной составы бетонных смесей должны иметь марку по удобоукладываемости П3.

Основной состав смеси изготавливают путем введения в контрольный состав оптимального количества добавки в соответствие с технической документацией.

Образцы контрольного состава должны 28 сут твердеть в нормальных условиях. Образцы основного состава должны быть помещены в морозильную камеру с расчетной отрицательной температурой (соответствующей рекомендуемой дозировке испытываемой добавки) на 28 сут и испытаны после оттаивания на воздухе при температуре (20±2) °С в течение 3-4 ч.

Оценку эффективности действия добавок проводят путем сравнения критерия эффективности по #M12291 1200035244ГОСТ 24211#S с изменением прочности основного состава по сравнению с контрольным.

6. Гидрофобизирующие добовки. Виды добавок, их основное назначение.

Гидрофобизирующие добавки – это вещества, придающие стенкам пор и капилляров в бетоне гидрофобные (водоотталкивающие) свойства.

В зависимости от эффекта действия гидрофобизирующие добавки разделены на три группы:

Добавки первой группы должны обеспечивать снижение водопоглощения бетона в 5 раз и более ( через 28 сут испытания). К таким добавкам относятся Фенилэтоксисилоксан 113-63 (бывш. ФЭС-50), алюмометилсиликонат натрия АМСР-3, ПластИЛ, ГИДРОБЕТОН, олеат натрия.

Добавки второй группы должны обеспечивать снижение водопоглощения бетона в 2…4,9 раза. К таким добавкам относятся полигидросилоксаны 136-41 (бывш. ГКЖ-94) и 136-157М, стеарат цинка и кальция.

Добавки третьей группы должны обеспечивать снижение водопоглощения бетона в 1,4…1,9 раза. Это этилсиликонат натрия ГКЖ-10 и метилсиликонат натрия ГКЖ-11, сернокислые соли пеназолинов ССП.

Механизм действия гидрофобизирующих добавок состоит в том, что они при контакте с продуктами гидратации цемента осаждаются в виде мельчайших капелек на стенках мелких пор и капилляров, образуя гидрофобные покрытия.

Рекомендуемая дозировка гидрофобизаторов составляет от 0,03 до 0,2 %.

Применение гидрофобизирующих добавок позволяет несколько улучшить физико-механические свойства бетона и существенно повысить его долговечность. При тепловлажностной обработке (пропаривании) бетон с добавками гидрофобизирующих поверхностно-активных веществ (например мылонафта и абиетата натрия) приобретает более высокую прочность, чем бетон с теми же подвижностью и расходом цемента без добавок

7. Основные технологические схемы приготовления рабочих растворов химических добавок.

Процесс приготовления добавок включает следующие основные операции: прием, растворение, подача в БСУ дозирование в бетоносмеситель.

В примере предусмотрены две линии для жидких добавок, например для суперпластификаторов и порошкообразных (твердых) добавок, например для ускорителя твердения- сульфата натрия. Данная схема позволяет использовать комплексные добавки, причем блочная компоновка технологического оборудования дает возможность использовать большое количество добавок. Во всех отделениях и резервуарах применено единое унифицированное оборудование (рис.). В соответствии с этой схемой жидкие добавки доставляются на завод железнодорожным транспортом в виде раствора 20-З0% концентрации и разгружаются самотеком в стационарный резервуар (5) вместимостью 5 м. куб. В холодное время предусмотрен подогрев цистерны глухим паром (4). Из сливного резервуара (5) жидкие добавки подаются насосом в резервуар для хранения вместимостью 50 м. куб.

В зависимости от принятой технологии могут быть приняты три-четыре таких резервуара. Из последнего резервуара добавка насосом подается в приготовительный бак (6) вместимостью 6 м. куб., где достигается требуемая концентрация добавки. Приготовительный резервуар (6) оборудован лопастной мешалкой, указателем уровня и устройством для измерения концентрации раствора- концентратором. Приготовленная добавка 5% концентрации насосом закачивается в расходные баки (10) вместимостью 2-3 куб.м, оборудованные верхним и нижним указателями уровней и плотномером. Дозирование добавки осуществляется или специальным дозатором (8) или дозатором воды (9) путем последовательного взвешивания. Порошкообразные добавки, например, сульфат натрия, поступают на завод в мешках, разгружаются электроталью и доставляются самоходными тележками в отделение для хранения добавок. После распаривания продукт пересыпается в бадью, взвешивается и направляется в приготовительный резервуар (14) вместимостью 6 м.куб., где растворяется и разбавляется водой до 10-15% концентрации. В резервуаре смонтированы лопастная мешалка, глухие регистры для подогрева жидкости до 80 градусов в течении 30 минут, трубопроводы сжатого воздуха для барботажа, указатели верхнего и нижнего уровней и плотномер. Нижняя часть резервуара оборудована трубопроводом с вентилем для слива отходов. В верхней части устанавливаются два съемных сетчатых контейнера. Растворение порошкообразной добавки происходит следующим образом. Добавку подают в сетчатый контейнер, после чего люки закрывают, в бак подают воду до положения, при котором срабатывает верхний указатель уровня. Одновременно с заполнением резервуара водой включают лопастную мешалку и по регистрам подают пар, при этом автоматически перекрываются вентиль 10, открываются вентили 11, 19, 20 и включается центробежный насос. Циркуляция жидкости происходит так же, как в случае описанном выше при растворении порошкообразный добавок. После приготовления первичного раствора добавки с концентрацией 10 -15%, жидкость подается в бак вместимостью 10 м. куб., где разбавляется водой до 5% рабочей концентрации. Необходимость двойного приготовления добавки вызвана требованиями равномерного распределения добавки в воде. В установке возможно приготовление комплексных добавок, как каждой отдельно, так и нескольких одновременно. Для устранения коррозии трубопроводов и баков в системе предусмотрена их промывка, причем промывная жидкость используется для приготовления новых порций добавок или через дозатор воды подается в бетоносмеситель.

Рис.

I – трубопровод подачи жидкой добавки, II – промывочный трубопровод, III – водопровод, IV – электроклапан, V – линия слива нерастворимых осадков, VI – фильтр, VII – насос, 1 – бак для слива жидких добавок из цистерны, 2 – железнодорожная цистерна, 3 – кран, 4 – переносной пароразогреватель, 5 – бак для хранения добавок,

6 – бак для приготовления рабочего раствора добавок, 7 – бетонно-смеситель, 8 – весовой дозатор добавки, 9 - дозатор воды типа АВДЖ, 10 – расходный бак, 11 – кран, 12 – краны, 13 – самоходная тележка, 14 – бак для растворения добавок, 15 – бак для приготовления добавок

Данная схема позволяет использовать комплексные добавки, причем блочная компоновка технологического оборудования дает возможность использовать большое количество добавок. Во всех отделениях и резервуарах применено единое унифицированное оборудование.

8. Добавки, повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре. Определение эффективности добавок-ингибиторов.

Стальная арматура, находящаяся в бетоне на некотором расстоянии от поверхности конструкции, в сильнощелочной среде (рН=12,5) покрывается пленкой из оксидов железа Fe₂O₃ и Fe₃O₄ . Эта пленка защищает арматуру от воздействия агрессивной внешней среды. Когда у поверхности арматуры образуется среда, содержащая достаточное количество молекул кислорода или анионов агрессивных веществ (например, ионов Cl^- или SO₄^2- и других), начинается депассивация стали.

Основным фактором, обеспечивающим защиту стали от действия хлоридов в бетоне, является низкая проницаемость бетона. Кроме того, применяют добавки, замедляющие или предотвращающие коррозию арматуры.

Добавки-ингибиторы коррозии стали – это вещества, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость арматуры в агрессивных по отношению к ней средах.

К ним относятся нитриты щелочных и щелочноземельных металлов ,хроматы и бихроматы калия- или натрия, тетрабораты натрия или калия , бензоат натрия, фосфаты щелочных металлов и некоторые амины.

Применение добавок-ингибиторов коррозии стали оказывает влияние на свойства бетонной смеси и бетона, что выражается в увеличении подвижности бетонной смеси, снижении диффузионной проницаемости бетона, увеличении электропроводности бетона.

Эффективность действия добавок, повышающих защитные свойства бетонов (растворов) по отношению к стальной арматуре, определяют по изменению плотности электрического тока, проходящего через арматуру, и потенциала стали.

Приготавливают бетонные смеси основных составов с применением комплексного модификатора, состоящего из хлорида кальция в количестве 3-5% массы цемента и добавки, повышающей защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре, с дозировкой добавки согласно техническому документу. Образцы испытывают и возрасте 28 сут. С этой целью скалывают образец, оголяя с торца арматурный стержень на 2-4 см.

Оценку эффективности действия добавок проводят путем сравнения показателей, с критериями эффективности по #M12291 1200035244ГОСТ 24211

9. Добавки для уплотнения структуры бетона. Виды добавок и их назначение.

Кольматирующие добавки – это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами. По требованию надежности они должны обеспечивать повышение марки бетона по водонепроницаемости на 2 ступени и более.

Основное назначение кольматирующих (уплотняющих) добавок связано с увеличением плотности бетона и раствора, что способствует повышению их долговечности, особенно в тех случаях когда агрессивными факторами являются органические или неорганические жидкие или газообразные среды.

В качестве кольматирующих добавок для бетонов и строительных растворов используют тонкодисперсные минеральные вещества, обладающие гидравлической или пуццоланической активностью, а также водорастворимые добавки.

Водорастворимыми кольматирующими добавками (добавками-уплотнителями) являются водорастворимые смолы и соли алюминия, железа и кальция.

Основные представители:

- Диэтиленгликолевая смола ДЭГ-1 – однородная жидкость желтого цвета с содержанием эпоксидных групп более 25%, дозировка – 1-1,5%.

- Триэтиленгликолевая смола ТЭГ-1 – алифатическая эпоксидная смола в виде однородной жидкости желтого цвета, дозировка 1-1,5%.

- Полиаминнная смола С-89 – прозрачная темная жидкость с зеленоватым отливом, концентрация смолы 29,45%, дозировка – 0,6-1,5%.

- Битумная эмульсия – состоящая из битума (50%) добавки ЛСТ (5%) и воды, дозировка 5-10%.

- Сульфат железа – вещество желтого цвета FeSO₄ •9H₂O дозировка 3%

- Хлорид железа – вещество красно-коричневого цвета FeCl₃ •6H₂O. Дозировка менее 2 % для армированных конструкций.

- Нитрат кальция – бесцветное вещество , дозировка 3 %.

- Сульфат алюминия – бесцветные кристаллы. Дозировка 3%.

10. Комплексные добавки. Возможные сочетания и их назначение.

Опыт применения добавок в бетон показывает, что во многих практически важных случаях наиболее перспективными являются комплексные добавки.

Применение комплексных химических добавок обусловлено стремлением максимально использовать положительные и устранить отрицательные свойства индивидуальных добавок, главным образом ПАВ и ускорителей твердения. Правильно сочетая типы и количественные соотношения добавок можно направленно регулировать структуру и, соответственно, физико-механические свойства цементного камня и бетона.

Основными преимуществами комплексных добавок перед индивидуальными являются:

• полифункциональность действия, т.е. способность одновременно вызывать несколько эффектов;

• способность усилить какой-либо эффект по принципу аддитивности

• возможность нейтрализации нежелательных последствий отдельных добавок, входящих в композицию;

• способность выравнивать общий эффект воздействия добавок на цементы различного состава;

•предупреждать или сокращать деструктивные процессы и ускорять твердение бетона при тепловой обработке изделий.

В настоящее время сложились и успешно развиваются четыре основных направления модификации бетона комплексными добавками.

Первое направление предусматривает применение ПАВ, главным образом, пластифицирующего действия и электролитов ускорителей твердения. Комплексные добавки этой группы повышают морозостойкость бетона и его водонепроницаемость в результате формирования более плотной структуры с пониженным содержанием капиллярных пор.

Второе направление основано на применении добавок пластифицирующего типа в сочетании с регуляторами структуры, главным образом микрогазообразующего действия. Поэтому, комплексные добавки этой группы существенно повышают морозостойкость бетона, его водонепроницаемость и стойкость в агрессивных средах.

Третье направление применения комплексных добавок включает в себя добавки пластифицирующего действия в сочетании с микрогазообразователями и ускорителями твердения бетона.

Четвертое направление предусматривает использование комплексных электролитов, в том числе солей азотной и азотистой кислот, защищающих стальную арматуру от коррозии в сочетании с эффективными ускорителями твердения бетона, например, хлоридами. Использование комплексных добавок этой группы приводит к снижению расхода цемента на 10%, или сокращает время тепловой обработки на 20-30%.