11.7. Добавки к бетонам

Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента применяют различные добавки. Их подразделяют на 2 группы: к первой относят химические вещества, добавляемые в бетон в небольшом количестве (0,1  2 % массы цемента) для изменения в необходимом направлении свойств бетонной смеси и бетона. Ко второй относят тонкомолотые материалы, добавляемые в бетон в количестве 5  20 % и более для экономии цемента или для получения плотного бетона при малых расходах цемента. К тонкомолотым добавкам относят золы, молотые шлаки, пески, отходы камнедробления и некоторые др. материалы, придающие бетону специальные свойства (повышающие его плотность, жаростойкость, окрашивающие и т. п.).

Применяемые в современном строительстве добавки к бетонам классифицируют по основному эффекту действия на следующие группы:

1). Добавки, регулирующие свойства бетонной смеси:

• пластифицирующие, которые увеличивают подвижность бетонной смеси. Это такие поверхностно-активные вещества (ПАВ), как СДБ, УПБ, ВРП-1 и др., а также суперпластификаторы КМ-30, 10-03, С-3, Л-300, Меламент и др.;

• стабилизирующие и водоудерживающие, которые предупреждают расслоение бетонной смеси и уменьшают её водоотделение. Это тонкомолотые минеральные порошки (бентонит, лессы, маршалит, кварцевый песок, известняк, туф, трасс, вулканический пепел) и полимерные соединения (полиоксиэтилен ПОЭ и продукты отверждения алифатических эпоксидных смол: ДЭГ-1 и др.).

2). Добавки, регулирующие схватывание бетонной смеси и твердение бетона:

• замедляющие схватывание (сахар, СДБ>0.4 %, патока, УПБ, ГКЖ-94, бура и др.);

• ускоряющие схватывание (CaCl₂, Na₂SO₄, NaF и др.);

• ускоряющие твердение (Na₂SO₄, NaNO₃, Ca(NO₃)₂, ННХК, смола №89 и др.);

• противоморозные  обеспечивающие твердение при отрицательной температуре (поташ К₂СO₃, нитрат кальция, соединения нитрита кальция с мочевиной, мочевина, ННХК, Гидрозим-Т и др.).

3). Добавки, регулирующие плотность и пористость бетонной смеси и бетона:

• воздухововлекающие, которые вовлекают воздух в процессе перемешивания смесей (СНВ, ЦНИПС-1, сульфонол, СПД и др.);

• газообразующие, выделяющие газ при взаимодействии с продуктами гидратации цемента (алюминиевая пудра ПАК, ГКЖ-94 и др.);

• пенообразующие, которые образуют устойчивую пену в щелочной среде твердеющего бетона (клееканифоль, смолосапонин, пенообразователь ГК и др.);

• уплотняющие – это добавки воздухоудаляющие и кольматирующие поры бетона (бентонитовая глина, сульфат и хлорид железа, сульфит алюминия, нитрат кальция или железа, ди- и триэтиленгликолевые эпоксидные смолы и др.).

4). Добавки, придающие бетону специальные свойства:

гидрофобизирующие, т.е. придающие водоотталкивающие свойства (мылонафт, ПАЩ-1, СНВ, ГКЖ-94 и др.);

• антикоррозионные, т. е. повышающие стойкость к агрессивным средам (это добавки, связывающие свободный Ca(OH)₂ и гидроалюминат кальция, уплотняющие структуру цементного камня, гидрофобизирующие поверхность пор и капилляров и др.);

• ингибиторы коррозии стали, повышающие защитные свойства бетона по отношению к стали (нитрит натрия, тетраборат натрия, бихромат натрия, нитрит-нитрат кальция);

• красящие (минеральные пигменты);

• изменяющие электропроводимость (уплотняющие добавки или электролиты);

• повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства (полиэтиленовая эмульсия и др.);

• повышающие противорадиационную защиту (соли кадмия или свинца) и др.

Некоторые из рассмотренных добавок обладают многофункциональным действием, например, пластифицирующие, воздухововлекающие и др. Нередко для получения необходимого многофункционального действия применяют комплексные добавки, включающие несколько компонентов, например: СДБ и CaCl₂ (пластификатор и ускоритель твердения), поташ и СДБ^{(более 0,4 %)} (противоморозная добавка и замедлитель схватывания) и др.

В ХХI веке приоритет – за высотным и сложным строительством, требующим совершенно иных, высокопрочных и быстротвердеющих марок бетонов. Уровень современного строительства предъявляет к проектировщикам и строителям все более жесткие требования по ускорению темпов строительства при одновременном повышении качества и долговечности несущих конструкций.

Чаще всего главным препятствием на пути к достижению этих целей становятся физико-механические характеристики бетона: медленный набор прочности в естественных условиях твердения; высокая гигроскопичность и водопроницаемость; недостаточно высокая прочность, морозостойкость и пластичность; подверженность сульфатной коррозии и другие.

Для улучшения характеристик бетона могут применяться до 2-3 добавок одновременно. Но это не всегда приносит ожидаемый результат, так как не все добавки совместимы друг с другом. Кроме того, у производителей бетона возникают технические и технологические трудности, когда требуется одновременное введение в бетонную смесь нескольких добавок.

В связи с этим, в современной стройиндустрии ведется разработка специальных многофункциональных добавок к бетонам, растворам и сухим строительным смесям. К таким добавкам относятся, например «БИО-НМ», Д-11 и др.

«БИО-НМ»  комплексная минерально-химическая добавка, которая применяется для бетонов с высокими требованиями по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости в промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве. Данная добавка увеличивает подвижность бетона (с П1 до П5); ускоряет его твердение; повышает водонепроницаемость бетона от W 4-6 до W16; морозостойкость бетона – до 1000 циклов. Расход добавки составляет 1,5…2,5% от массы цемента.

Основные показатели, которые можно получить в результате применения добавки Д-11: получение 100-процентной прочности бетона на 3 сутки твердения в нормальных условиях; увеличение прочности бетона в возрасте 28 суток на 59-60%; получение водонепроницаемости бетонов до W14; ускорение темпов строительства монолитных зданий и сооружений примерно в 2 раза; снижение расхода цемента на 15-20%; повышение сульфатостойкости бетонов. Расход добавки составляет 1,5…2% от массы цемента.