Главная О компании Контакты Техника Библиотека Новости
Контакты
490-56-77      490-54-01
490-53-29      490-56-98
Продукция
Бетон и раствор
Железобетон
Газобетон
Цемент
Нерудные материалы
  • Песок строительный
  • Щебень гранитный и др.
  • Керамзит
  • Отсев гранитный

БЕТОНЫ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

Бетон третьего тысячелетия - это модифицированный бетон. Основными модификаторами бетонов и растворов служат добавки различной природы Использование вок определенного качества и в оптимальном количестве позволяет сознательно управлять процессами структурообра- зования и создавать высокофункциональные бетоны Такие искусственные композиты обладают высокой прочностью (более 100 МПа), морозостойкостью (F400 и выше), непроницаемостью (W12 и выше), высокой био- и ческой стойкостью Японские исследователи ют, что срок службы бетонов «нового поколения» - около 500 лет [3] Создание высококачественных бетонов и растворов бует высокой культуры производства, как на стадии товления бетонных смесей, так и в процессе строительства объектов Новая технология бетона и железобетона требует нового мышления, поэтому при возведении уникальных сооружений и ответственных конструкций необходимо ное сопровождение Проблемой разработки и поиском новых видов тивных добавок занимаются десятки ских институтов во всех странах Как показала строительная практика, использование добавок позволяет получать тимый технико-экономический эффект и повышать вечность бетонных и железобетонных конструкций и нерных сооружений, возводимых как из сборного, так и монолитного бетона Вводимые в небольших количествах — десятых и сотых долях процента от массы цемента - они 4 Добавки в бетоны и строительные растворы | существенно влияют на химические процессы твердения цемента и бетона, обеспечивая повышение его ческих и улучшение комплекса физико-механических свойств Все добавки (природные или искусственные химические продукты) классифицируются по механизму их действия и разделяются на четыре класса 1-й - добавки, изменяющие растворимость минеральных вяжущих материалов и не вступающие с ними в химические реакции, 2-й - добавки, реагирующие с вяжущими с ем труднорастворимых или малодиссоциированных сных соединений, 3-й - добавки - готовые центры кристаллизации равки»); 4-й - органические поверхностно-активные вещества (ПАВ), способные к адсорбции на поверхности твердой фазы В зависимости от назначения (основного эффекта ствия) химические добавки для бетонов по ГОСТ 24211 [5] подразделяются на следующие виды 1. Регулирующие свойства бетонных смесей: а) пластифицирующие - I группы (суперпластификаторы), - II группы (сильнопластифицирующие), - III группы (среднепластифицирующие), - IV группы (слабопластифицирующие); б) стабилизирующие, в) водоудерживающие; г) улучшающие перекачиваемость, д) регулирующие сохраняемость бетонных смесей - замедляющие схватывание, - ускоряющие схватывание, е) поризующие (для легких бетонов) - воздухововлекающие, Щ Введение 5 — пенообразующие, - газообразующие 2. Регулирующие твердение бетона: а) замедляющие твердение, б) ускоряющие твердение 3. Повышающие прочность и (или) коррозионную кость, морозостойкость бетона и железобетона, снижающие проницаемость бетона: а) водоредуцирующие I, II, III и IV групп; б) кольматирующие; в) воздухововлекающие; г) газообразующие, д) повышающие защитные свойства бетона по нию к стальной арматуре (ингибиторы коррозии стали) 4. Придающие бетону специальные свойства: а) гидрофобизирующие I, II и III групп, б) противоморозные (обеспечивающие твердение при отрицательных температурах); в) биоцидные; г) полимерные 5. Тонкодисперсные минеральные добавки: а) неактивные, б) активные; в) минеральные пластифицирующие 6. Комплексные добавки: а) комплексные химические добавки, б) органо-минеральные добавки Алфавитный перечень добавок представлен в нии 1, основные положения техники безопасности и водственной санитарии при работе с химическими добавки - в Приложении 2 [1] При подготовке пособия ны научно-техническая информация и справочные алы [5, 32, 36] Глава1 | ДОБАВКИ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ | СВОЙСТВА БЕТОННЫХ I И РАСТВОРНЫХ СМЕСЕЙ 1.1. Пластифицирующие добавки 1 1 I В зависимости от пластифицирующего эффекта дббавки подразделяются на следующие виды — суперпластификаторы (I группа пластифицирующих бавок) повышают подвижность бетонных смесей от Ш до П5 (от 2 4 см до 21 25 см) без снижения ности бетона во все сроки испытания; — сильнопластифицирующие (II группа щих добавок), повышающие подвижность смесей от Ш до П4 (от 2 4 см до 16 20 см) без снижения прочности бетона, — среднепластифипирующие (III группа щих добавок) повышают подвижность смесей от Ш до ПЗ (от 2 4 см до 10 15 см) без снижения ности бетона, — слабопластифицирующие (IV группа щих добавок) увеличивают подвижность бетонной смеси от Ш до П2 (от 2 4 см до 5 9 см) без жения прочности бетона 1 1 2 На строительном рынке в настоящее время ставлены следующие виды пластифицирующих добавок, пускаемых как отечественными, так и зарубежными водителями I группа ¦ Разжижитель С-3. Добавка на основе натриевых лей продуктов конденсации нафталинсульфокислоты Щ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 7 и формальдегида Жидкость темно-коричневого цвета или исслеживающийся порошок, хорошо растворимый в воде ¦ Разжижитель СМФ (модификация разжижителя С-3) Смесь полимерных соединений разной молекулярной массы, получаемая при конденсации сульфокислот нафталина и П-фенол сульфокислоты с дом, нейтрализованная едким натром Водный створ коричневого цвета ¦ Дофен ДФ. Продукт поликонденсации сульфокислот нафталина, его производных и аналогов с гидом с использованием моечных кислот — отходов производства очищенных сортов нафталина Жидкость темно-коричневого цвета ¦ Суперпластификатор 10-03. Олигомерный продукт ликонденсации сульфированного триметилолмелами- на Прозрачная, слегка желтоватая жидкость ¦ Суперпластификатор НКНС 40-03. Добавка ляет собой смесь натриевых солей продуктов денсации с формальдегидом сульфированных тических углеводородов, выделяемых при ческом крекинге и пиролизе нефтепродуктов Водный 20 %-й раствор без цвета и запаха ¦ Меламинформальдегидная анионоактивная смола ки МФ-АР. Продукт поликонденсации меламина, мальдегида и сульфанилата натрия Прозрачная товатая жидкость Не допускается разогрев острым паром Суперпластификаторы зарубежных производителей: ¦ Апшласт (Agiplast). Продукт на основе ных нафталинформальдегидных соединений водитель Rhona (Франция) ¦ Изола ФМ-86 (Izola FM-86). Добавка на основе фированных меламиноформальдегидных смол водитель Izola Bauchemie (ФРГ) ¦ Конпласт Ml (Conplast Ml). Добавка на основе фированных меламиноформальдегидных смол водитель Chemical Building Products (Великобритания) ¦ Кормикс (Cormix). Добавка на основе ных нафталинформальдегидных соединений водитель Rhodia (Великобритания) ¦ Кризо Флюид (Chnso fluid). Продукт на основе фированных нафталинформальдегидных соединений Производитель Chnso (Франция) ¦ Ломар Д (Lomar D). Добавка на основе ных нафталинформальдегидных соединений водитель Diamond Shamrock (США) ¦ Мелмент (Melment L10, Melment F). Добавка на нове сульфированных меламиноформальдегидных смол Производитель Hoechst Chemie, SKW (ФРГ) ¦ Майти (Mighty). Добавка на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений тель Cao Soar (Япония) ¦ Перамин Ф (Peramin F) - прозрачный водный створ сульфоната меламина, Перамин ФП (Peramin FP) - белый порошок сульфоната меламина и мин ФС (Регашш FS) — янтарного цвета водный раствор модифицированного сульфоната меламина Производитель ООО «Уралпласт» ¦ Протард (Protard) Добавка на основе производных оксикарбоновых кислот Производитель Protex Industries (США) ¦ РЕОБИЛД 2000 (RHEOBUILD 2000). Жидкий перпластификатор, не содержащий хлора, разработан для высококачественного бетона с расходом цемента не менее 400 кг/м3 Водорастворимая добавка на нове сульфонатных полимеров с различным лярным весом Производитель «Люберецкий нат С Ми К» Щ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 9 ¦ Флюимакс (Fluimax). Добавка на основе ных нафталинформальдегидных соединений водитель Maxfer (Италия) ¦ Флюкс 1 (Flux 1). Порошковый продукт на основе акрилового модифицированного полимера дуемая дозировка - 0,2 0,4 % массы цемента водитель Vinavil S р А группы МАПЕИ (Италия) ¦ Силопласт Супер (Sealoplaz Super). Добавка на основе сульфированных меламиноформальдегидных смол Производитель Sealocrete Group (Великобритания) ¦ ПСП (PSP). Добавка на основе сульфированных фталинформальдегидных соединений Производитель Protex Industries (США) ¦ Мелфлюкс 1641 F (Melflux 1641 F). Продукт на нове поликарбоксилата, получаемый путем тельной сушки из раствора Порошок желтоватого цвета Производитель SK.W (ФРГ) ¦ Мелфлюкс РР 100 Ф (Melflux PP 100 F). Добавка на основе полиэтиленгликоля Порошок желтоватого цвета Производитель SKW (ФРГ) ¦ Зикамент-ФФ (Sikament-FF). Добавка на основе фированных меламиноформальдегидных смол кость коричневого цвета, плотностью 1,23 кг/л мендуемая дозировка - 0,6 3,0 % массы цемента Производитель Sika (Швейцария) ¦ Зика Вискокрит-20ШЕ (Sika ViskoCrete-20HE). перпластификатор третьего поколения на основе дифицированных поликарбоксилатов Продукт в виде коричневатой жидкости, плотностью 1,08 кг/л Не содержит хлоридов или других веществ, вызысающих коррозию арматуры Рекомендуемая дозировка - 0,2 1,4 % массы цемента Производитель Sika (Швейцария) ¦ Зика Вискокрит-3 (Sika ViskoCrete-3). фикатор третьего поколения на основе модифициро- 10 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ ванных поликарбоксилатов для бетонов и растворов Продукт в виде зеленоватой жидкости, плотностью 1,09 кг/л Не содержит хлоридов или других веществ, вызывающих коррозию арматуры Рекомендуемая зировка для высокоподвижного бетона - 0,4 1,2 %, для самоуплотняющегося бетона 1,0 3,0 % массы мента Производитель Sika (Швейцария) ¦ Зика Вискокрит-5 (Sika ViskoCrete-5). фикатор на основе модифицированных латов для бетонов и растворов Продукт в виде ной жидкости, плотностью 1,1 кг/л Не содержит ридов, вызывающих коррозию арматуры емая дозировка для высокоподвижного бетона — 0,2 0,6 %, для самоуплотняющегося бетона 0,3 0,8 % массы цемента Производитель Sika (Швейцария) ¦ Зика Вискокрит-5-600/-5-800 (Sika ViskoCrete-5-600, Sika Visko-Crete-5-800). Суперпластификаторы на основе модифицированных поликарбоксилатов для бетонов и растворов Продукты в виде мутной ти с коричневатым оттенком, плотностью 1,1 кг/л Добавка не содержит хлоридов, вызывающих зию арматуры Рекомендуемая дозировка для подвижного бетона — 0,2 0,6 %, для щегося бетона - 0,3 1,2 % массы цемента дитель Sika (Швейцария) ¦ Аддимент ФМ 32 (Addiment ГМ 32). катор универсальный с длительным временем ствия (до 90 мин) Продукт на основе латов в виде жидкости коричневого цвета плотностью 1,14 кг/л Рекомендуемая дозировка - 0,2 0,6 % сы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Аддимент ФМ 40 (Addiment FM 40). катор на основе поликарбоксилатов для ющегося бетона Продукт на основе тов, коричневая жидкость плотностью 1,05 кг/л, не держит хлоридов, вызывающих коррозию арматуры [ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 11 Рекомендуемая дозировка - 0,2 2,5 % массы та Производитель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Аддимент ФМ 62 (Addiment FM 62). катор на основе поликарбоксилатов со щим эффектом Добавка не содержит хлоридов, зывающих коррозию арматуры Рекомендуемая ровка - 0,2 1,8 % массы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) II группа ¦ Аплассан АЛЛ. Продукт переработки сульфатсодержа- щих отходов акрилатных производств Жидкость но-коричневого цвета Имеет слабощелочную цию По своему действию — затор Бетонная смесь обладает значительной тиксот- ропией и повышенной удобоукладываемостью при рационном воздействии При передозировке но замедление темпа твердения ¦ Лигаопан Б-3 Продукт из фракционированных лиг- носульфонатов, неорганических солей простых эфи- ров целлюлозы и сополимеров акрилового ряда ладает стабилизирующим эффектом, уменьшая ре- и водоотделение ¦ Лигносульфонат технический модифицированный ЛСТМ-2. Продукт взаимодействия технических лиг- носульфонатов натрия и водорастворимой карбамид- ной смолы Вязкая темно-коричневая или тая жидкость, хорошо растворимая в воде Модифицированные лигносульфонаты JITM: ¦ ХДСК-1 — модификация механо-химической кой щелочью; ¦ ХДСК-3 - то же с введением полиэтиленгликолей, ¦ МТС-1 - введение высших жирных спиртов или ходов их производства; ¦ НИЛ-20 — обработка цементной суспензией, 12 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ ш НИЛ-21 - введение пеногасителей пропинола, ¦ МЛС - конденсация с формальдегидом, ¦ ОКЗИЛ (хромлигносульфонаты кальция) - обработка бихроматами в кислой среде; ¦ КБМ - фракционирование лигносульфонагов гидро- ксидом кальция с последующей обработкой содой; ¦ ЛСТ-МЩ-1 - добавление отработанного фитного щелока; ¦ КОД-С - добавление соапстока Сильнопластифицирующие добавки зарубежных дителей: ш Бетокем ЛП (Betokem LP). Добавка на основе цированных и не содержащих Сахаров лигносульфона- тов Фирма-производитель: Betongkjemisk (Норвегия) ¦ ВРДА (WRDA). Добавка на основе модифицированных и не содержащих Сахаров лигносульфонатов Фирма- производитель Grace (Великобритания) ¦ Пластимент БВ40 (Plastiment BV40). Добавка на ве модифицированных и не содержащих Сахаров носульфонатов Фирма-производитель Sika ция) ¦ ФН Ликвидат ВС (VN Liquidaat WS). Продукт на основе модифицированных лигносульфонатов, не держащих Сахаров. Фирма-производитель Woermann (ФРГ) ¦ Аддимент БВ 3 (Addiment BV 3). Продукт в виде кости коричневого цвета с плотностью 1,12 кг/л, дает бетонам и растворам гидроизоляционные свойства Не содержит веществ, вызывающих коррозию ры. Рекомендуемая дозировка - 0,2 0,55 % массы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) III группа ¦ Лигносульфонаты технические ЛСТ. Продукт, ющийся при переработке древесины в процессе полу- [ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 13 чения пищевых или кормовых дрожжей Вязкая кость темно-коричневого цвета, хорошо растворимая в воде ¦ Плав дикарбоновых кислот ПДК. Смесь адипиновой, глутаровой и янтарной кислот, отход производства пиновой кислоты Плав от темно-зеленого до темно- серого цвета Хорошо растворяется в воде ¦ Водорастворимый препарат С-1. Продукт сации салициловой кислоты, формальдегида и моно- этаноламина Темно-коричневая жидкость с резким пахом Обладает очень низкой воздухововлекающей собностью и выраженным ингибирующим действием ¦ Водорастворимые препараты ВРП-1 и ВРП-Э50. Смесь натриевых солей продуктов конденсации салициловой кислоты с формальдегидом Густые жидкости светло- коричневого цвета, не замерзают до минус 60 °С ¦ Лигнопан Б-1 Высокоактивный пластификатор на нове лигносульфонатов, эфиров целлюлозы и лимеров акрилового ряда для бетонов и растворов Темно-коричневый раствор 30 %-й концентрации или порошок, легко растворимый в воде ¦ Пластификатор 20-03. Обработанный отход акрилат- ных производств Жидкость коричневого цвета с ким запахом ¦ Мелассная упаренная последрожжевая барда УПБ. Смесь гумусовых веществ и минеральных солей, отход производства при изготовлении кормовых дрожжей Густая сиропообразная темно-коричневая жидкость с запахом жженого сахара ¦ Монолит М-1. Смесь сульфированных фенолоформаль- дегидных олигомеров Жидкость от желтого до темно- коричневого цвета ¦ Полисопряженный полимерный фенол ПФп. ряженный фенол, получаемый окислением фенола рекисью водорода в присутствии катализатора Тем- 14 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ но-коричневый порошок, хорошо растворимый в но-щелочных растворах и полярных растворителях ¦ Добавка на основе галитовых отходов ЛМГ. Продукт обработки лигносульфонатов технических галитовым ходом производства хлористого кальция и флотореа- гентом спиртовой фракции капролактама Добавка в виде жидкости темно-коричневого цвета (ЛМГ-Ж) или порошка от светло- до темно-коричневого цвета (ЛМГ- П) Не допускается применение в пряженных железобетонных конструкциях, а также в конструкциях, армированных высокопрочными турными сталями ¦ Фильтрат-цитрат кальция ФЦК. Многокомпонентный отход производства лимонной кислоты Продукт в виде раствора, содержащий почти все несахара мелассы, в т ч различные аминокислоты, органические ты, беталин, соли калия и другие ¦ Нативные белковые отходы (белковый отстой) Отход производства пива, представляющий разбавленную пензию коагулированного белка коричневого цвета Для перевода суспензии в водорастворимое состояние ее перед смешиванием с водой необходимо нагреть при температуре 60 70 "С в 4 %-м растворе NaOHb ние 2 ч ¦ Формиатно-спиртовой пластификатор ПФС ный продукт производства пентаэритрита, ляющий собой водный раствор формиата натрия, си- ропообразующих веществ, полиспиртов (монопентаэ- ритрита и полипентаэритритов) и небольшого чества солей азотнокислого кальция и натрия Темно- коричневая жидкость с осадком в виде мелкой взвеси ¦ Ацетоноформальдегидная смола АЦФ-ЗМ Продукт ликонденсации ацетона с формальдегидом в ствии щелочного катализатора Раствор ей свыше 65 % Эффективность добавки в бетоне Щ Глава I Добавки, регулирующие свойства смесей 15 возрастает при использовании шлакопортландцемен- та Рекомендуемая дозировка — 0,05 0,2 % Среднепластифицирующие добавки зарубежных дителей: ¦ Перамин В (Регатш V) - темно-коричневый водный раствор лигносульфоната натрия Производитель ООО «Уралпласт» ¦ Сементол Дельта (Cementol Delta) Пластификатор для бетонных и растворных смесей, который но смешивают с водой и добавляют в сухую смесь Фирма-производитель ТКК (Словения) ¦ Аддимент БВ 8 (Addiment BV 8). Добавка для жестких бетонных смесей, уплотняемых вибрацией Продукт в виде жидкости оранжевого цвета с плотностью 1,00 кг/л; не содержит веществ, вызывающих коррозию арматуры Рекомендуемая дозировка — 0,1 0,3 % сы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) IV группа ¦ Нейтрализованный черный контакт НЧК. Добавка на основе натриевых или кальциевых солей сульфокис- лот Жидкость темно-коричневого цвета ¦ Черный нейтрализованный рафинированный контакт КЧНР. Продукт, представляющий водный раствор трализованного кислого гудрона Жидкость ричневого цвета ¦ Этилсиликонат натрия ГКЖ-10 и метилсиликонат трия ГКЖ-11. Прозрачные жидкости от того до коричневого цвета ¦ Черный сульфатный щелок ЧСЩ. Побочный продукт производства целлюлозы, представляющий водный створ сложной смеси органических и неорганических веществ ¦ Мылонафт М,. Продукт (натриевые соли ких карбонатных и нафтеновых кислот), извлекаемый 16 Добавки в бетоны и строительные растворы [ из отходов, образующихся при щелочной очистке росиновых, соляровых дистиллятов нефти ¦ Синтетическая пластифицирующая добавка СПДФ. ход нефтехимических производств, представляющий собой водный раствор натриевых солей сульфоарома- тических кислот ¦ Модифицированная синтетическая ная добавка СПД-м. Водный раствор смеси вых солей высших жирных и алкилнафтеновых кислот и неомыленных веществ Жидкость вого цвета ¦ Пластификатор адипиновый щелочной ПАЩ. Добавка на основе натриевых солей моно- и дикарбоновых лот, циклогексанола и циклогексанона Жидкость коричневого цвета ¦ Подмыленный щелок ПМЩ. Жидкость невого цвета с характерным запахом мыла, щая натриевые соли жирных кислот, едкий натр и соду ¦ Смола омыленная водорастворимая ВЛХК Продукт омыления щелочью обесфеноленной растворимой лы из сточных вод Смесь солей производных новой кислоты Сметанообразная масса невого цвета ¦ Понизитель вязкости фенольный лесохимический ПФЛХ. Подвижная жидкость от темно-коричневого до го цвета ¦ Лесохимическая добавка ЛХД. Вязкая жидкость ного цвета, получаемая нейтрализацией смолистого кислого концентрата растворами NaOHvi Ca HJ ш Щелочной сток производства капролактама ЩСПК. Побочный продукт производства капролактама, ставляющий водный раствор натриевых солей кислых побочных продуктов воздушного окисления циклогек- сана Жидкость от коричневого до темно-коричневого цвета [ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 17 ¦ Модифицированный щелочной сток производства кап- ролактама ЩСПК-М2. Водный раствор натриевых лей кислых побочных продуктов воздушного ния циклогексана, модифицированный каустической или кальцинированной содой Жидкость от вого до темнокоричневого цвета, непрозрачная, без механических примесей 1 1 3 Цемент в шестимесячном возрасте связывает до 10 % воды, даже при полной гидратации цемента ство связанной воды доходит только до 20 % Между тем, количество воды необходимое для получения удобоуклады- ваемой смеси значительно выше указанных величин ентировочно ее должно быть 45 65 % от массы цемента в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси и вида применяемого цемента и заполнителей Таким образом, примерно четверть воды затворения пает в химическое взаимодействие с цементом Столько же воды (капиллярной, пленочной) находится в физически занном состоянии с цементом, остальное количество (до 50 %) воды необходимо для обеспечения удобоукладываемо- сти смеси Известно, что для повышения прочности и сти бетона необходимо уменьшать содержание воды в не, а для повышения удобоформуемости* бетонной смеси, обеспечивающей ее плотную и однородную укладку, чивать Отмеченное противоречие в технологии бетона шается путем разработки и внедрения мероприятий, печивающих получение смесей требуемой удобоукладывае- мости в соответствии с принятым способом формования Как показали многочисленные исследования и ческий опыт, наиболее экономичным и эффективным сред- * Удобоформуемость бетонной смеси - это понятие о комплексе реологических свойств, обеспечивающих эффективный ческий процесс при минимальных затратах энергии 18 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ ством, способствующим уменьшению водосодержания на, является введение в его состав поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые, благодаря своим особым ствам, повышают текучесть цементного теста без ния расхода воды, т е оказывают пластифицирующее действие на бетонные и растворные смеси Пластифицированные бетоны и растворы широко дрены в практику строительства, имеется большой опыт в этой области, подтверждающий полезность и эффективность использования ПАВ Добавление в бетонные смеси ПАВ является ным средством регулирования реологических свойств на чальной стадии структурообразования Широкому транению ПАВ в технологии бетона послужила возможность достижения различных эффектов Как правило, ние химических добавок не связано с большими ями в технологическом процессе, а введение их в малых количествах определяет малую стоимость добавок 1.2. Механизм действия пластификаторов 121. Суперпластификаторы и сильнопластифицирующие добавки, открытые в 30-е годы прошлого столетия, заняли особое место в модификации бетонных и растворных сей Являясь разжижителями и высокоэффективными стификаторами бетонных и растворных смесей, они ляют при прочих равных условиях в несколько раз повысить подвижность таковых против исходной, не вызывая при этом снижения прочности бетона или раствора при сжатии Пластифицирующий эффект определяется также нием воды сольватных оболочек частиц новообразований мента При адсорбции ПАВ на поверхности твердой фазы количество воды сольватных оболочек уменьшается, а чество свободной воды возрастает Это ведет к улучшению Щ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 19 реологических характеристик смеси, но несколько замедляет процессы структурообразования и твердения цемента По своей природе суперпластификаторы разделяют на тыре группы I — сульфированные меламиноформальдегид- ные смолы, II - продукты конденсации нафталинсульфо- кислоты и формальдегида, III - модифицированные щенные и практически не содержащие Сахаров) лигносуль- фонаты, IV - добавки на основе поликарбоксилатов и которые другие [3] (табл 1) Наряду с отечественными добавками в таблицу включены и суперпластификаторы рубежного производства, широко представленные на ительном рынке и успешно применяемые как для бетонов, так и для сухих строительных смесей Таблица 1 Классификация суперпластификаторов Год тия 1960 1932 1939 1993 1997 1997 ГрУ„„, I II III IV Тип сульфомеламинфор- мальдегид MSF сульфонафталинфор- мальдегид NSF модифицированные лигносульфонаты LS ¦—*—'* эфир поликарбоксила- новый РАЕ сополимер акриловый САЕ Снижение водосодер- жания, % 15-30 15-25 5-15 20-30 25^0 25-40 ние НИЛ-10,10-03, Мелмент, Конпласт, Зикамент-ФФ С-3,40-03, Дофен, Майти, Кормикс, Кризо Флюид ЛСТМ, ХДСК-1, Пластимент БВ40 Мелфлкжс 1641Ф, Зика Вискок- рит-20ШЕ Флюкс 1 20 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Суперпластификаторы представляют собой анионактив- ные органические вещества коллоидного размера с большим количеством полярных групп в цепи Эффективность перпластификаторов зависит от структуры, наличия и вида функционально активных групп, их расположения в кулах, длины и формы цепей, молекулярной массы [2] Добавки-разжижители, находясь в адсорбированном на нах цемента и новообразованиях состоянии, создают «сте- рический» эффект отталкивания Этот эффект, ленный формами цепей и характером зарядов на сти зерен цемента и гидратов, является причиной ного сохранения жизнеспособности бетонных и растворных смесей [4] Такое механическое действие торов в 3 4 раза повышает подвижность бетонной смеси Действие суперпластификаторов ограничивается 2 3 ч с момента их введения и после первоначального замедления процессов гидратации и образования коагуляционной туры наступает ускорение твердения бетона Это ся тем, что адсорбционный слой добавки на поверхности зерен цемента проницаем для воды, а дефлокулирующее действие ПАВ увеличивает поверхность контакта цемента и воды, что приводит к увеличению числа гидратных разований Суперпластификаторы вводят в бетонные смеси в виде водных растворов рабочей или повышенной концентрации из расчета содержания добавки в пределах 0,7 1,5 % массы цемента* При этом доза суперпластификатора должна быть выше для высокоалюминатных цементов Интенсивность уменьшения подвижности бетонной смеси во времени также зависит от алюминатности цемента Суперпластификаторы, в основном, являются ческими полимерными веществами, поэтому очень дороги, * Здесь и далее количество добавок приводится в % массы цемента в пересчете на сухое вещество [ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 21^ и их использование в бетонных и растворных смесях должно быть технически и экономически обосновано Но несмотря на повышенную стоимость, бетоны, модифицированные такими ПАВ, эффективны, так как экономия цемента в них может достигать 50 кг/м3 и более Кроме того, нение суперпластификаторов дает возможность использовать литые бетонные смеси, что приводит к снижению рат и улучшению условий труда на производстве 1 2 2 Среднепластифицирующие добавки - это ства гидрофильного типа, к которым относятся такие роко применяемые органические продукты, как лигносуль- фонаты, некоторые эфиры и другие вещества, каждая лекула которых содержит значительное число ных групп разной полярности, перемежающихся с ными радикалами При адсорбировании на частицы цемента не все ные группы таких ПАВ обращены в сторону твердой фазы, некоторые наименее «фильные» из них, как и неполярные органические радикалы, обращены наружу Такое ционное покрытие влияет прежде всего на исходную фазу - зерна цемента Хотя сама пленка может быть моно- или бимолекулярной (в зависимости от дозировки тора), но за счет дальнодействующих вандерваальсовых сил она удерживает вблизи себя достаточно толстый слой воды По этой причине между твердыми частицами создается родинамическая смазка, обеспечивающая снижение фициента внутреннего трения Вместе с этим, благодаря физической адсорбции в устьях микрощелей и микротрещин клинкерной части цемента, происходит сглаживание ховатостей микрорельефа- зерен, что также способствует пластификации бетонной смеси Весьма важной особенностью гидрофильных ПАВ ется их пептизирующее (диспергирующее) действие Пеп- тизация заключается в разделении агрегатов на первичные 22 Добавки в бетоны и строительные растворы [ частицы под влиянием раздвигающего действия активной поверхности цементных частиц в процессе гидратации и ролиза, что в свою очередь ускоряет взаимодействие та с водой и уменьшает количество непрореагировавшего клинкерного материала Модифицирующее действие ПАВ приводит к нию роста зародышей кристалликов новообразований в зультате образования на их поверхности адсорбционных ев Замедление роста отдельных зародышей вызывает личение общего их числа, т е дисперсность ских продуктов гидролиза и гидратации цемента но увеличивается, что может оказывать положительное яние на плотность формирующейся структуры, деформатив- ную способность цементного камня и предельную мость бетона При адсорбции ПАВ на центрах кристаллизации алюми- нийсодержащих фаз происходит их стабилизация, ющаяся в уменьшении скорости роста и накоплении шого количества мельчайших частиц новообразований то рентгеноаморфных или плохо закристаллизованных), т е дисперсность возникающих структур твердения при дении повышенных концентраций ПАВ возрастает Это относится как к размерам твердой фазы, так и к среднему эффективному диаметру пор и капилляров Таким образом, добавки ПАВ, вводимые в небольших количествах — 0,2 0,25 %, замедляют процессы гидратации и твердения цемента прежде всего вследствии ния его зерен адсорбционными слоями Необходимо принимать во внимание, что при больших дозировках добавок происходит повышение вязкости ды, а также адсорбция ПАВ на гидратных ях, приводящие к значительному замедлению процессов дения бетона При передозировке гидрофилизирующих ПАВ возможно вовлечение в бетонную смесь пузырьков воздуха, [ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 23 но они изолированы и легко удаляются из смеси при мешивании Как показали исследования, действие щих добавок различно для отдельных минералов цементного клинкера При введении добавок следует учитывать их вместимость с цементами (из-за содержания в них С3А и гипса), минеральными дисперсными компонентами и ду добавками при их комплексном введении торы гидрофилизирующего действия (типа ЛСТ) руются по схеме С3А > C4AF > C3S > C2S, поэтому лее эффективно их применение в «жирных» бетонных сях на высокоалюминатном цементе [3] 1 2 3 Механизм действия слабопластифицирующих бавок (пластифицирующе-воздухововлекающих), являющихся веществами гидрофобного типа, заключается в вовлечении в бетонную смесь мельчайших пузырьков воздуха и вании на поверхности зерен цемента тонких лярных) гидрофобных пленок Такое действие добавок ко уменьшает смачивание цементных зерен водой, что водит к замедлению реакций гидратации и гидролиза керных минералов и, следовательно, к сохранению на торое время начальной вязкости теста вяжущего Количество вовлеченного воздуха может достигать ~ 5 % от объема смеси Вследствие этого увеличивается объем ментного теста, играющего роль смазки твердых тов смеси, и достигается эффект пластификации Это зывает на то, что использование пластификаторов фобного типа наиболее эффективно в «тощих» смесях В процессе перемешивания бетонной смеси ванные на зернах цемента пленки молекул ПАВ ки сдираются, благодаря чему обеспечивается ствие воды с цементом и не нарушается протекание сов гидратации Слабопластифицирующие добавки, как и гидрофилизирующие, удлиняют срок начальной стадии 24 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ структурообразования, замедляют рост пластической ности бетона во времени Система равномерно распределенных пор с гидрофоби- зированной поверхностью в затвердевшем бетоне снижает капиллярный подсос влаги и, тем самым, уменьшает ницаемость бетона В процессе замораживания шиеся поры подобно контракционным выполняют роль пферов снижают напряжения и деформации, обеспечивая повышенную морозостойкость материала Поэтому ным экономическим эффектом применения слабопластифи- цирующих добавок, помимо снижения водопотребности тонных смесей и сокращения расхода цемента, является повышение долговечности железобетонных конструкций Следует учитывать, что добавки гидрофобизирующего действия (типа ГКЖ-10, ГКЖ-11), в отличии от фильных, хорошо адсорбируются на силикатных минералах цемента по схеме C3S > C2S > C4AF и практически не сорбируются на C3S Поэтому слабопластифицирующие добавки более эффективны при применении низкоалюми- натных цементов с повышенным содержанием силикатов кальция [3] 1.3. Технико-экономическая эффективность пластификаторов 1 3 1 Эффективность введения пластифицирующих бавок проявляется в экономии цемента для равнопрочных бетонов (порядка 5 20 %), уменьшении расслаиваемости бетонной смеси, повышении плотности и непроницаемости бетона, росте прочности бетонов равноподвижных составов При введении пластифицирующих добавок в бетон при постоянном расходе цемента и равноподвижности бетонной смеси можно уменьшить водоцементное отношение; это бенно эффективно при интенсивной вибрации Кроме того, Щ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 25 добавки-пластификаторы способствуют гомогенизации тонной смеси и, как следствие, повышению ее сти Пластифицирующий эффект добавок повышается с личением тонкости помола цемента, его расхода в бетоне или растворе 1 3 2 Применение суперпластификаторов и сильноплас- тифицирующих добавок позволяет упростить технологию мования изделий, отказаться от вредного и энергоемкого оборудования для виброуплотнения бетонных смесей, что улучшает условия труда бетонщиков и снижает ты Кроме того, введение пластификаторов дает ность заменить дефицитные высокомарочные цементы выми, ускорить нарастание отпускной прочности тонных конструкций с уменьшением потребности в металле на опалубочные формы, повысить качество изделий и их долговечность Важным эффектом использования суперпластификаторов является возможность снижения температуры тепловой работки изделий (~ на 30 %), что положительно отражается на их качестве, так как основные процессы, вызывающие деструктивные явления в нагреваемом бетоне, значительно интенсифицируются при температуре выше 60 °С Таким образом, снижение температуры тепловой обработки бетона или ее продолжительности, а также улучшение удобоукла- дываемости бетонных смесей позволяют существенно тить энергозатраты на производство железобетонных и тонных конструкций 1 3 3 Введение средне- и слабопластифицирующих вок, как правило, приводит к уменьшению прочности тона, особенно после тепловой обработки Однако, потеря прочности может быть компенсирована снижением В/Ц, вследствие пластифицирующего эффекта добавок или менения комплексных добавок (пластификатор + ускоритель твердения) Кроме того, предварительное выдерживание бе- 26 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ тона с пластифицирующими добавками перед тепловлажно- стной обработкой в течении трех часов приводит к тельному повышению его прочности при сжатии 1 3 4 Пластифицирующие добавки могут применяться для приготовления смесей бетонов любых классов (марок) и бого назначения - как для изготовления сборных или литных конструкций, так и для различных условий атации Рекомендуемые дозировки добавок-пластификаторов в висимости от вида клинкерного вяжущего представлены в табл 2 Табличные данные отражают только вочную дозировку пластификаторов В реальных условиях производства необходимо учитывать не только вид цемента и группу добавок, но и их совместимость, а также условия производства и доставки бетонных смесей к месту укладки При использовании пластификаторов в бетонах и рах следует иметь в виду, что при содержании в клинкерных минералах портландцемента менее 40 % C3S и более 10 % CjA применение пластифицирующих добавок может быть не эффективным Таким образом, благодаря способности повышать вижность бетонных и растворных смесей, фикаторы в оптимальных количествах не только улучшают физико-механические свойства бетонов и растворов, но и повышают экономические показатели производства ется металло- и энергоемкость, сокращаются трудозатраты В ряде случаев улучшаются условия труда в связи с чением или сокращением использования вибрационных тановок Важным обстоятельством использования ров является также и возможность снижения расхода та при сохранении, а в отдельных случаях - и улучшении, свойств бетонных и растворных смесей, а также шего бетона В условиях рыночной экономики, когда сто- Таблица 2 Ориентировочная дозировка пластифицирующих добавок Вид цемента Портландцемент, быстротвердеющий портландцемент Сульфатостойкий портландцемент Пластифицирован портландцемент Гидрофобный портландцемент Шлакопортланд- цемент Пуццолановый ¦• портландцемент Количество добавки в пересчете на сухое вещество, % массы цемента С-3, 10-03, 40-03, СМФ МФ-АР 0,3. 1,0 0;5 0,7 - - 0,5. 0,7 0,6 1,0 ДФ 0,7 1,5 0,5 1,2 - - 0,6 1,0 1,5 2,0 ЛСТМ-2, МЛС, лет, М-1, УПБ, ПФп, ЛМГ, ФЦК 0,15 0,25 0,1 0,2 - 0,1 0,2 0,15 0,25 0,2 0,3 ВРП-1, ВРП-Эзд, С-1,20-03 0,005. 0,02 0,01 0,02 - 0,005. 0,01 0,01 0,03 0,02. 0,03 АПЛ, ПДК, ПФС, белковый 0,6 0,9 0,4 0,7 - 0,4 0,7 0,5. 0,8 0,7 1,0 ЩСПК, ПАЩ, Лигнопан Б-1, Лигнопан Б-3 0,25. 0,35 0,2 0,3 0,1 0,15 - 0,2. 0,3 0,3 0,5 ЩСПК-М2, ПМЩ, ЧСЩ, СПДФ, СПД-м, ПФЛХ, ВЛХК, ЛХД, М,, НЧК, КЧНР, ГКЖ-10, ГКЖ-11 0,1 0,2 0,05. 0,15 0,05 0,15 - 0,1 0,2 0,1 0,2 28 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ имость цемента резко возрасла, применение ющих добавок становится экономически выгодным приемом регулирования себестоимости бетона 1.4. Стабилизирующие, водоудерживающие и улучшающие перекачиваемость добавки 14 1 В отдельную группу выделяют добавки, которые одновременно способствуют нерасслаиваемости, тельной сохранности первоначальных свойств бетонных и створных смесей, улучшают их перекачиваемость Основным технологическим условием при перевозке тонной смеси является сохранение ее однородности и печение требуемой подвижности к моменту укладки Для этого в бетонную смесь не должны попадать атмосферные осадки, прямые солнечные лучи, смесь не должна ваться, а оставаться связной Укладка и уплотнение бетонной смеси должны быть ществлены такими способами, чтобы были обеспечены нолитность и однородность бетона, запроектированные казатели назначения бетона, надлежащее сцепление бетона с арматурой и закладными деталями Таким образом, транспортабельность бетонной смеси и соответствие затвердевшего бетона проектным техническим условиям должны быть обеспечены, прежде всего, жащим подбором состава бетона и, при определенных виях, введением специальных добавок, сохраняющих воначальные свойства смеси в период ее транспортировки, укладки и уплотнения 14 2В отечественной строительной практике для вышения сохраняемости и стабильности бетонных смесей в процессе выполнения вышеуказанных технологических раций предложены и апробированы следующие виды альных добавок, которые по своему техническому эффекту I Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 29 относятся к добавкам-стабилизаторам, повышающим водо- удерживающую способность и улучшающим перекачиваемость смесей по трубопроводу ¦ Полиоксиэтилен ПОЭ. Высокомолекулярное ностно-активное вещество неионогенного типа рошок белого цвета, ограниченно растворимый в воде Рекомендуемое количество добавки - 0,02 0,2 % Не рекомендуется применять в комплексе с фикаторами, так как смеси быстро загустевают ¦ Гипан ПТ. Раствор 10 17 %-й концентрации, ляемый в бочках ¦ Метилцеллюлоза водорастворимая МЦ. Порошок билизирующей добавки, поставляемый в бумажных мешках ¦ Комплексная органическая добавка КОД-С Прямая эмульсия соапстока растительных масел в водном створе сульфидно-дрожжевой бражки Растворима в воде Рекомендуемая дозировка — 0,2 0,3 % ние добавки способствует повышению сохраняемости смеси на 2 3 ч Тепловую обработку проводить не ранее, чем через 2 ч после приготовления смеси ¦ Бентонитовая глина БГ. Природный ный алюмосиликат, обладающий высокой ной способностью и набухаемостью Вводится в виде порошка или водной суспензии Рекомендуемое чество добавки в бетоне - 3 10 % Добавка тивна в малоцементных бетонах и растворах ¦ Регенерационные стоки сахарорафинадного ства PC Отход серийного производства, содержащий в своем составе хлорид натрия, окрашенные ческие соединения и гидроокись натрия мая дозировка — 0,25 0,5 % Не рекомендуется менение в предварительно-напряженных ных конструкциях, а также в конструкциях, ванных высокопрочными арматурными сталями 30 Добавки в бетоны и строительные растворы [ Добавки зарубежных производителей: ¦ Аддимент СТ 2 (Addiment ST 2). Порошковый лизатор для растворов, пенобетонов и легких бетонов средней плотности до 1200 кг/м3 Не содержит ществ, вызывающих коррозию арматуры емая дозировка - 0,2 0,7 % Производитель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Эластосил 34 (Elastosil 34). Водоудерживающая бавка для бетонных и растворных смесей Добавку шивают с водой в пропорции 11 1 3 и добавляют к сухим смесям до получения требуемой подвижности Производитель ООО «Фирма Химстрой-смесь» ¦ Зика Пумп (Sika Pump). Добавка для улучшения качиваемое™ смесей по трубам Продукт на основе лимеров с добавками, регулирующими вязкость кость светло-зеленого цвета, плотностью 0,99 кг/л Рекомендуемая дозировка — 0,5 1,0 % тель Sika (Швейцария) Добавки, перечисленные выше, должны отвечать ваниям надежности по ГОСТ 24211 [5] и обеспечивать вышение подвижности и однородности смесей — водоотделение бетонной смеси с первоначальной кой конуса 20 22 см должно быть не более 2 %, — раствороотделение смеси с осадкой конуса 20 22 см должно быть не более 2,5 %, — добавки должны снижать давление манометра в проводе бетононасоса при перекачивании смесей на 20% 1 4 3 Механизм действия стабилизирующих, водоудер- живающих и улучшающих перекачиваемость добавок чается в том, что при их введении в систему «цемент-вода- заполнитель» изменяются свойства поверхности частиц дой фазы (цемента, в первую очередь) и происходит нение соотношения между пленочной и свободной водой [ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 31^ В результате пептизирующего действия добавок и вслед- ствии увеличения количества пленочной воды наступает стабилизация системы, приводящая к сохраняемости свойств бетонной смеси и ее хорошей перекачиваемости по трубам Плотность укладки частиц твердой фазы в процессе дения бетона определяется характером и интенсивностью сил межмолекулярного взаимодействия и, помимо природы дой фазы, зависит также от ее дисперсности При нии стабилизирующих и водоудерживающих веществ ходит увеличение дисперсности твердой фазы, т е чение свободной поверхностной энергии Это способствует развитию молекулярного взаимодействия между частицами, что вызывает возникновение множества контактов между ними и обусловливает создание пространственной ной сетки Такое самопроизвольное сцепление частиц в агрегаты при твердении бетона называется коагуляцией, а возникающие при этом пространственные структуры - ко- агуляционными Чем выше дисперсность твердой фазы, тем менее плотной будет ее пространственная структурная ка, тем больший объем она будет занимать и тем меньше, следовательно, будет ее способность к водо- и раствороот- делению 1.5. Добавки, регулирующие сохраняемость бетонных смесей 15 1В монолитном строительстве и в процессе водства бетонных и железобетонных изделий на заводах сто возникают ситуации, когда требуется либо замедлить, либо ускорить схватывание бетонных и растворных смесей В таких случаях рекомендуется использование химических добавок, способствующих регулированию сроков ния и сохраняемости бетонных и растворных смесей 32 Добавки в бетоны и строительные растворы [ Для уменьшения сроков схватывания и ускорения цессов структурообразования бетона применяются добавки- ускорители схватывания Химические добавки-электролиты и ПАВ, используемые в качестве ускорителей, по ниям надежности [5] по сравнению с бездобавочными сями должны ускорять процессы схватывания растворных и бетонных смесей на 25 % и более (при температуре ющего воздуха B0 ± 2) °С) 1 5 2 Для замедления процессов структурообразования и продолжительной сохраняемости начальных свойств ных и растворных смесей применяются добавки, щие схватывание Такие добавки по требованиям сти [5] должны в 2 раза и более увеличивать время потери подвижности бетонной смеси от исходного значения до 2 см (при температуре окружающего воздуха B0 ± 2) °С) Добавки, регулирующие сроки сохраняемости бетонных смесей, одновременно являются и регуляторами твердения бетона, поэтому их перечень, механизм действия и нение подробно излагаются ниже во 2-й главе 1.6. Поризующие добавки (для легких бетонов) 1 6 1 Поризующие добавки — это вещества, ющие целенаправленному образованию в теле бетона душных или других газообразных пор Поризующие добавки, которые в зависимости от ного эффекта действия подразделяются на воздухововлека- ющие, пено- и газообразующие, используются для водства легкого конструкционного, изоляционного и теплоизоляционного бетона на пористых заполнителях, а также при изготовлении ячеистых бетонов Основное назначение поризующих добавок для легких тонов - снижение средней плотности, но их введение мо- [ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 33 жет существенно влиять на технологию производства и ства легкобетонных смесей Оптимальное количество вок необходимо согласовывать с требованиями надежности [5], представленными в табл 3 Таблица 3 Критерии эффективности поризующих добавок для легких бетонов Вид добавки Воздухововле- кающая Пенообразую- щая щая Требования надежности Требуемый объем вовлеченного воздуха в пределах от 6 до 15 % с получением слитной структуры бетона Потеря вовлеченного воздуха после 30 мин выдержки не более 25 % Отсутствие жения прочности при вой средней плотности бетона Объем воздуха, введенного в смесь с заранее приготовленной пеной, должен быть в пределах от 10 до 25 %, с получением поризованной структуры на Потеря воздуха после 30 мин выдержки не более 25 % сутствие снижения прочности при одинаковой средней ности бетона Требуемый объем газа, зующегося в бетонной смеси за счет газообразования, от 15 до 25 % Период активного выделения должен быть от 5 до 30 мин Отсутствие снижения прочности при одинаковой средней плотности бетона ные эффекты Снижение слаиваемое™ и повышение удобоуклады- ваемости тонной смеси Тоже Тоже В ячеистых и поризованных бетонах общая пористость может достигать порядка 85 % — для ячеистых бетонов (при среднем размере пор 0,3 0,6 мм) и более 95 % - для поли- 34 Добавки в бетоны и строительные растворы Д мерных газопластов и в основном зависит от размера пор, толщины оболочек, формы и способа укладки пор то считать структуру пор оптимальной при равномерном распределении пор в виде полидисперсных по размеру, кнутых, деформированных в правильные многогранники с глянцевой поверхностью припорового слоя, разделенных тонкими, но плотными и одинаковыми по сечению межпо- ровыми перегородками 1 6 2 Воздухововлекающие добавки - это поверхностно- активные органические вещества, способствующие нию в бетонную смесь при ее перемешивании сного воздуха, равномерно распределенного в бетоне Действие воздухововлекающих добавок состоит, в ном, в насыщении бетонных и растворных смесей зырьками воздуха размером 0,015 0,030 мм, которые полняют роль смазки и облегчают взаимное перемещение заполнителей Воздухововлекающий эффект добавок печивается тем, что они вводятся в растворные или ные смеси в виде щелочных мыл (либо образуют в них мыла за счет нейтрализации гидроксидов новообразований гидра- тирующегося цемента), которые обладают пенообразующей способностью Эффективность воздухововлекающих добавок зависит от их поверхностной активности и пенообразующей сти, которая в свою очередь связана с поверхностным жением растворов, понижающимся с увеличением трации добавки в растворе Концентрация раствора, печивающая максимальную стабильность пены, должна быть близкой к концентрации, при которой достигается ционное насыщение на границе фазы «раствор - воздух» Для уменьшения размеров воздушных пузырьков сии должно быть понижено поверхностное натяжение створа, что достигается повышением в нем концентрации поверхностно-активного вещества Стабилизация эмульсии Ifl Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 35 воздуха достигается кальциевым мылом, фиксирующимся в адсорбционных оболочках воздушных пузырьков К воздуховоалекающим добавкам относятся следующие ¦ Смола нейтрализованная воздухововлекающая СНВ, СНВК. Продукт на основе натриевых солей вой смолы Порошок темно-коричневого цвета, мед- ченно растворимый в воде в Смола древесная омыленная СДО. Пастообразный дукт на основе натриевой соли абиетиновой смолы, получаемый омылением древесной смолы щелочью и Клей талловый пековый Kill. Смесь производных ляных и жирных кислот, образующихся при нии таллового масла из сульфатного лигнина дукт коричневого цвета, хорошо растворимый в воде ¦ Омыленный талловый пек ОТП. Продукт из вых солей смоляных и жирных кислот с общей ностью 3 10 % Порошок добавки имеет температуру размягчения около 70 °С ¦ Омыленный древесный пек ЦНИПС-1. Пастообразный продукт, получаемый нейтрализацией жирных кислот древесного пека едким натром ¦ Вспомогательный препарат ОП. Пастообразный дукт белого цвета, получаемый обработкой моно- и диалкилфенолов окисью этилена, либо маслообразная жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета Растворим в воде ¦ Сульфонол С Смесь натриевых солей алкилбензол- сульфонатов Белый или светло-желтый порошок, рошо растворимый в воде и Микропенообразователь БС Продукт, щий собой нейтрализованные едким натром или ким калием жирные кислоты растительного дения, содержащие белки и углеводы, белковые ды мясокомбинатов, отходы кожевенного и клеева- 36 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ рочного производства также могут быть использованы для изготовления добавки ¦ Микропенообразователь ОС. Паста черного цвета, представляющая собой отходы соапстока, ся на мыловаренных заводах и содержащие 10 15 % по массе омыленных жиров ¦ Канифольное мыло КМ Мазеобразная паста от но-коричневого до светло-желтого цвета, получаемая при обработке канифоли водным раствором едкого натра или кальцинированной соды и состоящая, в новном, из натриевых солей Добавки зарубежных производителей: ш Аддимент ЛПС (Addiment LPS). Воздухововлекающая добавка для всех видов бетонов и растворов Не держит веществ, вызывающих коррозию арматуры комендуемая дозировка — 0,03 0,2 % массы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Перамин ШПА (Peramin HPA). Высокоэффективная воздухововлекающая добавка в виде прозрачного товатого раствора смеси ПАВ Рекомендуемая ровка — 0,03 0,15 % массы цемента Производитель ООО «Уралпласт» ¦ Перамин Л (Peramin L). Раствор винсоловой смолы темно-коричневого цвета Рекомендуемая ка - 0,03 0,15 % массы цемента Производитель ООО «Уралпласт» В качестве воздухововлекающих добавок также могут быть использованы слабопластифицирующие добавки, стики и условия применения которых приведены в п 1 1 2 и п 123 1 6 3 Пенообразующие добавки - это тивные органические вещества, обеспечивающие ность получения технической пены требуемых кратности и стойкости и позволяющие при смешивании с компонентами I Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 37 бетонной смеси получать бетоны ячеистой или поризован- ной структуры Механизм действия, условия и эффективность пенообра- зования, описанные для воздухововлекающих добавок в п. 1.6.2., в полной мере соответствуют и пенообразующим добавкам, виды и характеристики которых приведены ниже. В настоящее время в стране для производства на выпускаются следующие виды пенообразователей: Пенообразователи для пожаротушения, применяемые для приготовления пенобетона: ¦ ПО-1. Продукт, представляющий собой натриевые соли нефтяных сульфокислот, извлекаемые из дов нефтепереработки ¦ ПО-ЗНП. Водный раствор натриевых солей ных алкилсульфатов со стабилизирующими ми Жидкость без осадка и расслоения плотностью 1,02. .1,08 кг/л ¦ ПО-6НП Раствор натриевых солей вторичных сульфатов со стабилизаторами Однородная жидкость без осадка и расслоения плотностью 1,01. 1,10 кг/л ¦ ПО-6НП-М Раствор натриевых солей вторичных килсульфатов со стабилизирующими добавками Однородная жидкость без осадка плотностью 1,01 1,02 кг/л ¦ ПО-6К. Водный раствор натриевых солей лот с содержанием их в пределах 28 34 %, ный при нейтрализации кислого гудрона ванной или каустической содой. ¦ Ареком-4 Пенообразователь для приготовления бетона в пеногенераторах и установках кавитационного типа Продукт на основе гидроксида калия (8 %), казеина F %), канифоли F %), мыла A0 %) и воды G0 %) Светло-серая жидкость без осадка, тью 1,0 .1,2 кг/л 38 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ ¦ ПО-ПБ-1 Пенообразователь для приготовления нолитного пенобетона и пенобетонных изделий нородная жидкость без осадка и расслоения тью 1,01 1,10 кг/л ¦ ПБ-2000 Однородная жидкость без осадка и ения плотностью 1,01 1,07 кг/л ¦ Морпен. Однородная жидкость коричневого цвета без кристаллического осадка плотностью 1,05 1,2 кг/л Пенообразователь устойчив к агрессивным средам в Пеностром. Синтетический пенообразователь в виде темно-коричневой жидкости плотностью 1,07 кг/л бавка на основе алкилсульфатов с добавлением ров первичных жирных спиртов ¦ ТЭАС. Водный раствор триэтаноламиновых солей вичных алкилсульфатов, полученных сульфированием первичных жирных спиртов фракции С9-Сп хлорсуль- фоновой кислотой с последующей нейтрализацией продуктов триэталонамином Жидкость от того до темно-коричневого цвета без осадка тью 1,0 1,2 кг/л ¦ АОС - альфаолефинсульфонат натрия. Вязкая кость черного цвета с различной начальной рацией переменного состава, полученная нием первичных альфаолефинов серным ангидридом с последующей нейтрализацией каустической содой ¦ ПБ. Продукт на основе воздухововлекающей добавки ЦНИПС-1, сульфитно-дрожжевой бражки и воды ¦ ПЯБ Продукт, получаемый на основе сульфонола и состоящий из органического клея @,6 1 % по массе), алкиларилсульфоната @,6 1 %), хлорного железа @,03 0,04 %) и остальное - вода (до 100 %) ¦ ПТД Нейтрализованный водный раствор смолы лиза древесины с известью-пушонкой при t = 70 90 °С с последующей фильтрацией раствора Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 39 ¦ Жидкостекольный пенообразователь ЖСП Продукт, приготавливаемый на основе канифоли, едких чей, жидкого стекла и воды в Клеенекалевый пенообразователь КНП Продукт на основе некаля G 10 % сернокислого натрия, до 1 % хлористого натрия, клея и воды) в Клееканифольный пенообразователь ККП вается на основе животного (костного или мездрового) клея, канифоли, едкого натра и воды При ном взбивании эмульсии дает большой объем вости пены Рекомендуемая дозировка — 8 12 % от количества воды, идущей на изготовление го ячеистого бетона Добавки зарубежных производителей: в УФАПОР СС (UFAPORE СС). Пенообразователь для пено- и легких бетонов Смесь ных веществ с анионным зарядом поверхности зрачная текучая жидкость желтоватого цвета тью 1,05 кг/л, образует стабильную пену с ной структурой пор независимо от жесткости воды Производитель фирма Bang & Bonsomer концерна МАПЕИ (Италия) в Неопор (Neopore). Пеноконцентрат на протеиновой нове Жидкость темно-коричневого цвета плотностью 1,128 кг/л Производитель фирма Неопор (ФРГ) в Хостапур ОСБ (Hostapur OSB). Порообразователь для пенобетонов и растворных смесей, обладает цирующим действием Добавка анионного типа в виде желтоватого порошка, ПАВ на основе лярного сульфоната олефина Рекомендуемая ка - 0,005 0,05 % массы компонентов сухой смеси Производитель АООТ «Опытный завод сухих смесей» в Целикид ЛП2 (Zeliquid LP2). Жидкий тель анионного типа для пенобетонов и растворов Рекомендуемая дозировка - 0,01 0,06 % массы ком- 40 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ понентов сухой смеси Производитель: АООТ ный завод сухих смесей» ¦ Аддимент СБ 31 Л (Addiment SB 31 L). ватель на протеиновой основе Темно-коричневая жидкость плотностью 1,13 кг/л. Производитель Addiment Sika (ФРГ) В качестве пенообразующих возможно использование воз- духововлекающих добавок сульфонола С и смолы древесной омыленной СДО, характеристики которых представлены в п. 1.6.2 В последнее время предложены синтетические зователи на основе синтетических моющих веществ типа «Прогресс», «Астра» и других При этом в качестве лизаторов пены используются добавки животного клея, створимого стекла, КМЦ-4, ТНФ Составы таких разователей приведены в разделе «Комплексные добавки» (п 6 2 2) 1 6 4 Газообразующие добавки - это вещества, ные выделять газ в результате их химического ствия с продуктами гидратации цемента При производстве ячеистых газобетонов поризация нована на образовании в тесте вяжущих газовых пузырьков, создающих ячеистую структуру цементного или известково- силикатного теста Процесс вспучивания основывается на совпадении периода наибольшего газообразования с вязко- пластичным состоянием бетонной смеси, т е момента, когда смесь свободно деформируется под действием ющегося газа, но удерживает его в себе Источником газообразования является свободный род, который образуется в результате химического действия газообразующих добавок (порошки алюминия, ния, цинка и др.) с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидролизе трехкальциевого силиката Щ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 41 Высокодисперсный порошок алюминия окисляется и вращается в гидроалюминат кальция с вьщелением лярного водорода 1А1 + ЗСа(ОЯJ +пН20-*ЗСаО А12Ог пЩО + 3#2Т К газообразующим добавкам, применяемым в стве газобетона и для поризации строительных растворов и бетонов, относятся следующие ¦ Пудра алюминиевая ПАП и ПАП-1. Серебристый тон- коизмельченный порошок, растворимый в кислотах и щелочах и нерастворимый в воде и органических створителях ¦ Пудра алюминиевая ПАК. Тонкоизмельченный шок подвергнутый специальной полировке ность частиц пудры покрыта защитной парафиновой пленкой ¦ Пергидроль технический Бесцветная неустойчивая кость, разлагаемая на свету на кислород и воду 1.7. Применение поризующих добавок для легких бетонов 1 7 1 При изготовлении изделий из конструкционно- теплоизоляционных легких бетонов классов В3,5 В7,5 менение воздухововлекающих добавок обязательно с целью — снижения на 50 150 кг/м3 средней плотности го бетона плотной структуры и на 5 10 % его проводности за счет уменьшения содержания мелкого заполнителя, — уменьшения расхода пористых водопотребных песков (керамзитового, перлитового) или зол ТЭС со нием отпускной и эксплуатационной влажности на и повышением его долговечности; — улучшения удобоукладываемости, связности, ности смеси при транспортировании и формовании 42 Добавки в бетоны и строительные растворы Д В зависимости от требуемого воздухововлечения и вида мелкого заполнителя добавки используют в количестве, веденном в табл 4 Табчица 4 Расход воздухововлекающих добавок для норизации керамзитобетона Добавка снв с сдо Требуемое Воздухововле- чение, % 9 12 12 15 9 12 12 15 9 12 12 15 Расход добавки, % массы цемента, при использовании мелкого заполнителя пористого 0,05 0,15 0,1 0,15 0,1 0,2 плотною 0,08 0,15 0,15 0,2 0,15 0,3 зола и ЗШС 0,15 0,25 0,2 0,3 0,25 0,4 Примечания. 1 Большие расходы добавок относятся к составам бетонов с минимальным расходом мелкого заполнителя и, но, наибольшим объемом вовлеченного воздуха, меньшие — к составам с максимальным расходом песка 2 Расходы должны уточняться в процессе проведения опыт- пых замесов в производственных условиях с учетом особенностей смесителя, условий транспортирования, укладки бетонной смеси и формования изделий, с обеспечением требуемых тик смеси и бетона при формовании и после формования 3 Расходы приведены для бетонных смесей на керамзитовом гравии Для смесей на щебне они повышаются в 1,5 2 раза В производственных условиях воздухововлекающие бавки применяются в виде водных растворов рабочей или повышенной концентрации взамен части воды затворения бетонных или растворных смесей Такой принцип ствляется в том случае, когда на бетоно- или растворосме- сительных установках в течение смены приготавливают си неизменных составов, либо когда смеси разных составов готовят в отдельных смесителях Щ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 43 При использовании воздухововлекающих добавок в ких бетонах, а также в строительных растворах, за счет разования микропузырьков воздуха, играющих роль смазки твердых частиц, происходит улучшение реологических свойств смеси, что приводит к повышению их сти и удобоукладываемости Смеси с оптимальным ством юздухововлекающих добавок приобретают подвижность на 30 35 % больше, чем бездобавочные Воздухововлечение в цементно-песчаные смеси зависит от соотношения в них цемента и песка, зернового состава заполнителя При изменении размера зерен песка против оптимального (около 0,5 мм) или при повышении расхода цемента эффективность воздухововлечения снижается чество удерживаемого воздуха в этих смесях увеличивается с увеличением дисперсности эмульсии воздуха, достигаемой вышением содержания в них порообразующих добавок Введение воздухововлекающих добавок в состав тельных растворов дает возможность либо исключить, либо снизить расход извести в растворах, увеличить подвижность растворных смесей без повышения расхода цемента (для печения перекачиваемое™ растворонасосами) и получить кие литые растворы Помимо порообразования и ния формовочных свойств смесей, введение кающих добавок способствует повышению цаемости и морозостойкости бетонов и растворов, нию коррозии арматуры 1 7 2 Производство пенобетонных смесей на основе пе- нообразующих добавок может осуществляться по одно- либо двухстадийной технологии Одностадийная технология приготовления ячеистобе- тонных смесей в смесителях активаторного типа позволяет в одном агрегате готовить пенобетонные смеси го качества Смесители-активаторы типа СА 400/500 и СА 600/800 при частоте вращения рабочего органа 735 об/мин 44 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ и 732 об/мин соответственно позволяют приготовить 40 месов в час Двухстадийная технология предусматривает раздельное готовление пены и теста вяжущего, а также последующее их перемешивание в пенобетономешалке Продолжительность вспенивания в смесителях при скорости вращения лопастей 200 250 об/мин для добавок типа ПБ, ККП, КНП должна составлять 5 6 мин, а добавок типа ПТД, ПЯБ, ПО-1, ПО-6К - 6 8 мин Пенобетонные смеси готовят в тономешалке СМ-576 (производительность - 7,5 м3/ч) бочий водный раствор пенообразователя заливают в ку совместно с водой, взбивают до получения однородной, устойчивой и прочной пены, которую затем смешивают с тестом вяжущего в соотношении, зависящем от средней плотности приготавливаемого пенобетона Оптимальное содержание рабочего водного раствора нообразователя в 1 л воды, обеспечивающее получение пены требуемого качества, определяется экспериментально путем приготовления пены трех составов Качество теля окончательно проверяют по результатам испытания нобетона, который должен обладать равномерной рой макропор, высокой прочностью и морозостойкостью Устойчивость пены может быть увеличена вводом в чий раствор пенообразователей — стабилизаторов пены лей железа и алюминия, крахмала, клея, глицерина или добавок-минерализаторов тонкодисперсных грунтов, ка, золы-уноса ТЭС и других Пена, приготовленная из любого пенообразующего ного раствора для производства ячеистобетонных изделий, должна удовлетворять следующим требованиям кратность - не менее 15, коэффициент использования - не менее 0,8 1 7 3 При производстве газобетона степень ния газообразующих добавок (ПАК или ПАП-1) зуется количеством газа, возникшего к моменту ния тестом вяжущего оптимальной вязкости, обеспечиваю- Щ Глава 1 Добавки, регулирующие свойства смесей 45 щей фиксацию ячеистой структуры При этом важное чение имеет соответствие сроков схватывания теста го и кинетики газообразования Алюминиевую пудру перед применением депарафинизиру- ют прокаливанием в течение 1,5 ч при температуре 200 °С Непрокаленную алюминиевую пудру вводят в газобетонную смесь в виде водной суспензии, приготовленной из пудры, воды и ПАВ в соотношении 1 10 0,625 по массе Решающее влияние на кинетику газообразования, ходящего в результате взаимодействия алюминиевой пудры и Са(ОНJ, оказывают температура, щелочность, кий состав смеси и дисперсность пудры Установлено, что максимального эффекта от применения ПАК можно достичь при оптимальном содержании вяжущих в мелко- и зернистых газобетонах D50 500 кг/м3), оптимальной пературе газобетонной смеси t = 40 50 "С и щелочности среды, соответствующей 8 % - у содержанию активного СаО Для интенсификации процесса вспучивания тонной смеси рекомендуется применять едкий натр в честве 2 % массы вяжущего Дозировка газообразователя ПАК, обеспечивающая лучение газобетона заданной плотности, находится в лах 0,075 2 % массы вяжущего и должна уточняться риментально Для получения ячеистого газобетона требуемой марки по средней плотности для проектных расчетов принимают редненный расход пудры, приведенный в табл 5 Таблица 5 Расход газообразующих добавок для получения 1 м3 газобетона Наименование ПАК, ПАП-1 Усредненный расход пудры, кг, для газобетона средней плотности, кг/м3 300 1 350 1 500 1 600 I 700 1 800 0,750 | 0,690 1 0,535 | 0,470 | 0,360 | 0,300 46 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ При поризации ячеистого бетона вначале в смесителе при- i о гаи тикают гесго вяжущею затворенное водой, щей растворенные в ней газообразующие добавки, загем смесь сливают в формы и выдерживают в них до окончания газоны деления и приобретения структурной прочности Пос ie этого происходит срезка «горбушки» Газобетопные смеси готовят в гидродинамическом смесителе типа ГДС изводительность - 50 м3/ч) или смесителе типа СМЖ-40Б 'производите тьность - 25 30 м3/ч) 1 7 4 Для повышения плотности и прочности ячеиего- ю бетона возможно использование гонкодисперсных ральных добавок или водорастворимых добавок-уп югните- (ей В этом случае дисперсность минеральных веществ дол- кна сочетаться с зерновым составом смеси цемеш + песок из условия достижения её максимальной средней moinoi- ти В качестве минеральных добавок-vruio жителей того бетона ити раствора целесообразно применять ные минеральные вещества, характеристика которых робно представлена в главе «Минеральные добавки» I 'езависимо от вида уплотняющих добавок их количество определяют экспериментально по показателям средней hjioi- носги и прочности при ежа!ии ячеистого бетона У Глава 2 П — 1 ДОБАВКИ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ | СХВАТЫВАНИЕ И ТВЕРДЕНИЕ 1 БЕТОНА И РАСТВОРА .2.1. Добавки-замедлители схватывания и твердения 2 11В последнее десятилетие в России бурными пами развивается монолитное строительство Для ния монолитности возводимых конструкций желательно бе- юнировать их непрерывно Однако это возможно при значительных объемах работ и для строительства но простых конструкций Во всех остальных случаях трудно избежать перерывов в бетонировании конструкций, и этому на строительных площадках вынуждены прибегать к устройству, так называемых, «рабочих швов» Рабочие швы - ослабленное место, поэтому они должны устраиваться в сечениях, где стыки старого и нового бетона не могут отрицательно влиять на прочность конструкции Их устройство связано с определенными трудностями и полни гельной затратой рабочего времени, так как для дежного сцепления нового бетона со старым необходимо тельно обрабатывать поверхность ранее уложенного бетона Для этого следует кромку схватившегося бетона очищать от цементной пленки, обнажать крупный заполнитель, вая сжатым воздухом и промывая струей воды либо рая проволочными щетками Всего этого комплекса работ можно избежать, если вести бетонирование непрерывно или с такими перерывами, в течение которых процесс ния ранее уложенной смеси еще не начинается 48 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Одним из возможных технологических решений в таких случаях может служить введение в бетонную смесь телей схватывания и твердения бетона Такой прием жен осуществляться с учетом графика бетонных работ и подачи бетонной смеси к месту бетонирования Другое важное направление использования медлителей схватывания связано с необходимостью портирования бетонной смеси на значительные расстояния, а также сохранения технологических свойств смесей в случае возникновения в производстве бетонных работ ческих перерывов В производстве сборных бетонных и железобетонных делий добавки-замедлители схватывания применяют при готовлении наружных стеновых панелей для вскрытия верхностного слоя и обнажения декоративного заполнителя после ускоренного твердения 2.1 2 Механизм действия добавок-замедлителей вания и твердения бетона заключается в торможении цессов гидратации и гидролиза клинкерных минералов, т е обусловливает замедленное выделение свободной сти в раствор и замедляет процессы коагуляции и ния зерен цемента и его гидратных новообразований Вслед- ствии этого интенсивность схватывания затворенных водой клинкерных цементов замедляется Схватывание цементного теста может быть замедлено и в результате действия добавок, которые, не препятствуя ратации и гидролизу клинкерных минералов, быстро зывают свободную известь, выделяющуюся из C3S ление процессов схватывания вызывается также влиянием отдельных электролитов, которые, в зависимости от их держания в цементном тесте, могут препятствовать ции коллоидного раствора и гидратных новообразований По требованиям надежности [5] добавки, замедляющие схватывание, должны увеличивать время потери подвижно- Щ Глава 2 Добавки, регулирующие схватывание 49 сти смеси от исходного значения до 2 см в 2 раза и более (при температуре окружающего воздуха B0±2) °С) Для добавок, замедляющих твердение бетона и раствора, критерием служит снижение прочности бетона на 30 % и более в возрасте до 7 суток При этом в проектном возрасте через 28 суток прочность бетона увеличивается, а емость - снижается 2 1 3 Строительная практика располагает определенным опытом по применению следующих видов лителей схватывания и твердения бетонных и растворных смесей. ¦ Нитрилотриметиленфосфоновая кислота НТФ. Белый кристаллический порошок, легко растворимый в воде и нерастворимый в органических растворителях При передозировке возможно снижение прочности бетона и раствора. Добавка эффективна для всех видов мента, в том числе и для высокоалюминатных дает пластифицирующим действием, не вызывает розии арматуры в железобетоне Рекомендуемая ровка - 0,02 0,15 % массы цемента ¦ РСБ-500 (ИСБ-500) Добавка-замедлитель для нолитного строительства Маточные растворы водства нитрилотриметиленфосфоновой кислоты Не содержит веществ, вызывающих коррозию арматуры Рекомендуемая дозировка - 0,02 0,15 % массы мента ¦ Кормовая сахарная патока (меласса) КП. Продукт, являющийся отходом сахарной промышленности, в виде густой вязкой жидкости темно-коричневого та, хорошо растворимой в воде Наблюдается ленный набор прочности бетона и раствора в возрасте до 7 суток Обладает пластифицирующим действием, не рекомендуется применять для сборного на Дозировка - 0,05 0,3 % 50 Добавки в бетоны и строительные растворы Д ¦ Молочная сыворотка Отход производства молочной промышленности, представляющий собой тую жидкость, в состав которой входят молочный сахар, жир, белок Особенно сильное замедляющее действие - при введении сыворотки непосредственно в строительный раствор или бетонную смесь ет пластифицирующим действием Оптимальное личество добавки —1,5 3 % массы цемента (в счете на сухое вещество — 0,1 0,2 %) Добавки зарубежных производителей: ¦ Аддимент ВЗ 2 (Addiment VZ 2). Добавка-замедлитель с пластифицирующим действием для монолитного строительства Не содержит веществ, вызывающих коррозию арматуры Рекомендуемая дозировка - 0,2 0,7 % массы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Аддимент ВЗ 6 (Addiment VZ 6). Добавка — сильный замедлитель для растворов, легких и пенобетонов комендуемая дозировка - 0,2 1,7 % массы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Перамин Р (Peramin R). Добавка-замедлитель в виде прозрачного раствора на основе фосфатов дуемая дозировка - 0,2 1,0 % массы цемента изводитель ООО «Уралпласт» ¦ Поззолит 100-ИксР (Pozzolith 100-XR). медлитель с пластифицирующим действием Жидкость от коричневого до черного цвета Рекомендуемая зировка — 0,2 0,3 % массы цемента Производитель Люберецкий комбинат СМиК ¦ Сементол Ретард (Cementoi Retarde) Замедлитель с пластифицирующим действием для бетонных и створных смесей, который предварительно ют с водой и добавляют в сухую смесь Рекомендуемая дозировка — 0,2 0,8 % массы цемента тель ТКК (Словения) Д Глава 2 Добавки, регулирующие схватывание 51^ в Зика Ретард (Sika Retarder) Высокоэффективный медлитель схватывания на основе модифицированных фосфатов Совместим со всеми видами мента, включая шлакопортландцемент ричневая жидкость плотностью 1,13 кг/л Продукт не содержит хлоридов Рекомендуемая дозировка — 0,2 2,0 % массы цемента Производитель Sika (Швейцария) в Глюконат натрия Соль натрия глюконовой кислоты, полученная из глюкозы путем ферментации Обладает пластифицирующим и водоудерживающим действием Мелко кристаллический порошок или гранулят от лого до коричневого цвета, полностью биоразлагаем, хорошо растворим в воде Рекомендуемая дозировка — 0,05 0,25 % массы цемента Производитель Bang&Bonsomer концерна МАПЕИ (Италия) Кроме указанных в качестве добавок-замедлителей тывания бетонных смесей и твердения бетона могут быть использованы средне- и слабопластифицирующие добавки повышенной концентрации, например, ЛСТ, УПБ, а также кремнийорганическая жидкость 113-63 (бывш. ФЭС-66), этил- гидридсесквиоксан ПГЭН, гексаметафосфат, клей животный (костный, мездровый), крахмал, декстрин и другие Влияние перечисленных добавок на прочность и вечность бетона, зависящее от кинетики формирования в их присутствии структуры цементного камня и от их участия в химических реакциях, не может быть предсказано априори Поэтому содержание добавок в бетонах или растворах навливается экспериментально с одновременной проверкой прочности при сжатии в соответствии с требованиями ствующих нормативных документов 52 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ 2.2. Добавки-ускорители схватывания и твердения 2 2 1В монолитном строительстве при бетонировании бетонных и железобетонных конструкций в ряде случаез никает необходимость ускорить рост прочности уложенного бетона с целью сокращения сроков его выдержки перед палубкой с последующим ускорением строительного са Для этого эффективно использование электролитов - добавок-ускорителей схватывания бетонных смесей и дения бетона Значительный эффект от использования телей имеет место и в технологии сборного бетона и зобетона Сокращение сроков схватывания цемента и тенсификация его твердения актуальны как для бетонов нор- мально-влажностного твердения, так и подвергаемых теп- ловлажностной обработке, причем не только для бетонов на плотных, но и на пористых заполнителях При производстве сборных конструкций в условиях гона, когда тепловая обработка не предусматривается, бавки-ускорители твердения позволяют сократить вьщержку отформованных изделий в формах и, таким образом, шить требуемое количество форм, а, следовательно, и таллоемкость производства Кроме того, сокращается изводственная площадь, необходимая для выдерживания формованных изделий В заводских условиях производства сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций применение вок-ускорителей схватывания и твердения позволяет тить время тепловлажностной обработки, что ускоряет рачиваемость форм и тепловых афегатов Это способствует снижению металлоемкости производства и сокращению гетических затрат на тепловую обработку Благодаря нию добавок-ускорителей удается снизить расход цемента, причем, дополнительное использование совместно с ролитами пластифицирующих органических добавок обеспе- Щ Глава 2 Добавки, регулирующие схватывание 53 чивает возможность снижения клинкерного вяжущего до 12 15% Таким образом, применение добавок-ускорителей схватывания и твердения является эффективным гическим приемом, позволяющим снизить себестоимость продукции и улучшить технико-экономические показатели деятельности предприятия Другим важным направлением использования добавок- ускорителей схватывания и твердения является ние конструкций при отрицательной температуре. В этом случае роль добавок заключается в ускорении процессов ратации и твердения цементного теста с целью ния бетона с достаточной «критической» прочностью, рая могла бы обеспечить его сопротивляемость давлению мерзающей в порах воды и формирование мелкопористой структуры цементного камня и бетона Это дает ность замораживания бетона до температур ниже расчетной без опасности его размораживания, так как в бетоне резко сокращается количество свободной воды, а формирующаяся мелкопористая структура исключает возможность замерзания воды в порах при обычных зимних температурах 2 2 2 Основным критерием эффективности корителей схватывания бетонных и растворных смесей ется ускорение процесса схватывания на 25 % и более (при температуре окружающего воздуха B0±2) °С) Для вок-ускорителей твердения бетона по требованиям ности [5] необходимо повышение прочности бетона на 20 % и более в возрасте 1 суток нормального твердения В настоящее время нашли применение следующие виды добавок-ускорителей схватывания и твердения бетона ¦ Поташ П (карбонат калия К2С03) Продукт в виде кристаллического порошка белого цвета - соль с но выраженными щелочными свойствами ется быстрое схватывание бетонной смеси, получение бетона с крупнопористой структурой При использо- 54 Добавки в бетоны и строительные растворы Д вании заполнителей, содержащих реакционноспособ- ный кремнезем, возможна щелочная коррозия на Дозировка добавки - до 5 % массы цемента ¦ Хлорид кальция ХК. Кристаллический порошок го цвета в виде СаС12 или дигидрата СаС12 2Н20, а также водных растворов При длительном стоянии на воздухе порошок расплывается ¦ Нитрат кальция НК Выпускается в виде кристаллов Ca(NO}J или тетрагидрата Ca(N03J 4 H20 Продукт бесцветный, хорошо растворим в воде ¦ Нитрит-нитрат кальция ННК. Смесь нитрита и та кальция в соотношении по массе 1 1 в виде ного раствора или пасты Не допускается смешивать с растворами ЛСТ ¦ Нитрит-нитрат-хлорид кальция ННХК. Продукт, лучаемый смешением нитрит-нитрата кальция с ридом кальция в соотношении 1 1 Водный раствор желтоватого цвета с плотностью 1,1 1,3 г/см3 ¦ Сульфат натрия СН. Кристаллы белого цвета с тым оттенком в виде декагидрата Na2SOA 10 Н20 или безводной соли Трудно и ограниченно растворимые в воде ¦ Нитрат натрия ННГ Бесцветные кристаллы в виде NaN03 He гигроскопичен, хорошо растворим в воде, при нагревании разлагается с выделением кислорода ¦ Хлорид натрия ХН. Кристаллический порошок белого цвета, растворимый в воде Применение в тоне ограниченно, так как происходит ция коррозии оборудования и арматуры в бетоне комендуемая дозировка - до 4 % массы цемента ¦ Тринатрийфосфат ТНФ. Продукт в виде плавленого и кристаллического Na3P04 He гигроскопичен, хорошо растворим в воде, подогретой до температуры 30 40 °С Рекомендуемая дозировка добавки - 1,0 3,5% массы цемента Д Глава 2 Добавки, регулирующие схватывание 55 ¦ Алюминат натрия АН Продукт, применяемый в виде водного раствора, который можно приготовить на сте его использования Раствор готовят на основе гид- роксида алюминия А1 0Нг марок ГДО и ГДЕ (или спека алюмината натрия), едкого натра и воды путем варки порошкообразного А1(ОНK при температуре 105 "С в водном растворе едкого натра плотностью 1,4 г/см3 при их отношении 1 2,8 по массе (из расчета 1 кг сухого А1(ОН)} на 2 л водного раствора едкого натра) мендуемая дозировка - до 3 % массы цемента в Технический кристаллогидрат сульфата натрия (натрий сернокислый технический). Отход, получаемый при лучении аскорбиновой кислоты после выделения диа- цстонсорбозы Продукт в виде кристаллического рошка В конструкциях с закладными деталями и выпусками арматуры, защищенных цинковыми тиями, дозировка добавки не должна превышать 1 % массы цемента Не допускается использование в струкциях, подвергающихся воздействию постоянных токов в Тиосульфат натрия ТН Отход производства хромовых соединений Неслеживающиеся бесцветные лы Na2S203, хорошо растворимые в воде емая дозировка - 1 3 % массы цемента ¦ Зеленый щелок ЗЩ. Отход серийного производства, получаемый в результате регенерации щелоков после варки целлюлозы по сульфатному способу Жидкость от светло-зеленого до темно-зеленого цвета зуют как в качестве индивидуальной добавки, так и в комплексе с пластифицирующими (ЛСТ) и воздухо- вовлекающими (СНВ, ГКЖ-10 и другими) мальная дозировка - 0,02 0,11 % массы цемента в Липюпан Б-2 Ускоритель твердения щего действия на основе неорганических солей для бетонов и растворов Продукт в виде водного раство- 56 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ pa 30 %-й концентрации или порошка, легко римого в воде Не содержит хлоридов, не вызывает коррозии бетона и арматуры. Дозировка - 0,6 1,5 % ¦ Лигнопан Б-2Т Ускоритель твердения и тор на основе неорганических солей для производства изделий на линиях безопалубочного формования рошок или водный раствор 30 %-й концентрации Не содержит хлоридов, не вызывает коррозии бетона и арматуры Дозировка - 0,6 1,5 % ¦ Лигнопан Б-2У Ускоритель твердения с замедлением начала схватывания на основе неорганических солей Порошок или водный раствор 30 %-й концентрации Не содержит хлоридов, не вызывает коррозии бетона и арматуры Дозировка - 0,8 1,5 % Добавки зарубежных производителей: и Аддимент БЕ 2 (Addiment BE 2). Сверхсильный ритель схватывания и твердения, применяемый при торкретировании бетона или ремонтных работах бавка в виде порошка Рекомендуемая дозировка - 2,0 4,5 % массы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Аддимент БЕ 5 (Addiment BE 5). Ускоритель ния и твердения, применяемый для изготовления ных изделий и для зимнего бетонирования Добавка в виде порошка Рекомендуемая дозировка -1,0 2,1 % массы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Аддимент БЕ 6 (Addiment BE 6). Жидкий ускоритель схватывания для ремонтных работах Рекомендуемая дозировка - разбавление водой в зависимости от значения в соотношении от 1 1 до 1 6 тель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Перамин A (Peramin А). Добавка-ускоритель в виде зрачного раствора на основе тиоцианата, не содержит ионов хлора Рекомендуемая дозировка - 0,3 0,7 % массы цемента Производитель ООО «Уралпласт» [ Глава 2 Добавки, регулирующие схватывание 57 ¦ Сементол Омега П (Cementol Omega P) Добавка- ускоритель для бетонных и растворных смесей мендуемая дозировка - 1,0...2,5 % массы цемента изводитель: ТКК (Словения). ¦ Тиксокрет П (Tiksokret P). Сверхсильный ускоритель схватывания для торкрет-бетона Порошковая смесь на основе неорганических соединений; не содержит ионов хлора Добавку добавляют в сухую смесь та и песка. Рекомендуемая дозировка - 2,0. 4,0 % массы цемента. Производитель: ТКК (Словения) ¦ Карбонат лития Добавка-ускоритель на основе ната лития. Белый тонкодисперсный порошок без паха; используется для бетонных и растворных смесей на высокоалюминатном цементе Производитель фирма Bang&Bonsomer концерна МАПЕИ (Италия). 2 2.3. Действие добавок-ускорителей схватывания и дения бетона заключается в активизации процесса ции цемента, приводящей к ускоренному образованию лей, которые захватывают в свои ячейки большое ство жидкой фазы и вследствии этого вызывают быстрое схватывание и последующее интенсивное упрочнение тного камня По механизму действия добавки-ускорители разделяют на два класса Добавки электролитов первого класса (ХК, НК, ННК, ННХК), содержащие одноименные с вяжущими ми кальций-ионы, повышают их растворимость и ускоряют процессы гидратации и твердения преимущественно на ней стадии, интенсифицируя образование трехмерных дышей новой фазы и увеличивая дисперсность продуктов гидратации Перспективно использование в бетоне трехкомпонентной добавки ННХК, так как при этом быстрее, чем при нии однокомпонентной добавки ХК, ется гидрохлоралюминат кальция (ГХАК), выполняющий 58 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ микроармирующие и кольматирующие функции и вающий более полное использование потенциальных можностей, заложенных в алите Ускоренный вывод из жидкой фазы агрессивных хлорид-ионов делает эту добавку менее опасной для коррозии арматуры Кроме этого, рит и нитрат кальция, увеличивая на продолжительный срок ионную силу поровой жидкости, обеспечивают ускорение гидратации силикатных фаз цемента В результате шается не только прочность бетона, особенно ранняя, но и его непроницаемость Благодаря сильным ингибирующим свойствам, нитрит кальция в течение всего срока ния в поровой жидкости тормозит коррозию арматуры, причем, высокая плотность и непроницаемость цементного камня служат гарантией того, что нитрит кальция жительное время не будет удален из жидкой фазы 2 2 4 Добавки электролитов второго класса (П, СН, ХН, НН,, ТН, ТНФ, ЗЩ и другие), реагируя с ральными вяжущими материалами, образуют римые или малодиссоциированные комплексные ния По характеру реакций с составляющими цемента и продуктами их гидратации эти добавки разделены на две группы вступающие в реакции присоединения и щие в основном в обменных реакциях Соли кальция, относящиеся к добавкам первого класса, по механизму их действия могут быть отнесены и к добавкам второго класса Они с алюминийсодержащими фазами мента, в частности с С3А, образуют двойные соединения двух типов ЗСаО А1203 СаХ2 A0 \2)Н20 и ЗСаО А1203 ЗСаХ2 A4 32)#20, где Х- анион Cr,NO^,N02,CH3COO и т д или ?0", С03" и т п Д Глава 2 Добавки, регулирующие схватывание 59 При взаимодействии добавок второго класса с ными минералами в основном получаются двойные соли- гидраты Соли натрия и калия, при условии поступления в жидкую фазу гидроксида кальция, в результате реакции соединения образуют наряду с основным продуктом и бочный - щелочь ЪСаО Al20^ + nCa(OHJ + InNaX + тН20 -> -> ЪСаО А12Оъ пСаХ2 тН20 + InNaOH, где п = 1 или 3; т = 10 12 или 14 31, Х- однозарядный анион (СГ,NO~,N02 ,СЩСОО и т д) или 0,5 двухзарядного аниона (SO^~, СО^~ и т п ) В зависимости от Х-аниона двойные соли называются гидрохлоралюминат кальция (ГХАК), гидронитроалюминат кальция (ГНАК), гидронитриалюминат кальция (ГНиАК) и т п В реакциях присоединения может участвовать, кроме бавки, гидроксид кальция, поставляемый за счет ции алита При этом в зависимости от концентрации бавки и температуры выкристаллизовываются гидроксисо- ли, такие как гидроксихлориды, гидроксинитраты и гидро- ксинитриты кальция разной основности и другие Са(ОНJ СаС12 Н20 и Са(ОНJ СаС12 12ЩО, Са(ОНJ Ca(N03J mH20, Ca(OHJ Ca(N02J mH20, где т = 0,5 3 В результате реакций присоединения составляющих мента и добавок второго класса наблюдается повышение прочности структур твердения и непроницаемости бетона Это, главным образом, обусловлено тем, что в ствии с механизмом действия добавок, происходит быстрое образование первичного структурного каркаса из двойных солей гидратов и гидроксисолей, обрастающего затем гид- 60 Добовки в бетоны и строительные растворы Щ росиликатами кальция Наличие структурного каркаса чает выкристаллизовывание на матричной фазе из двойных солей основных - силикатных составляющих цементного ня, что способствует повышению прочности материала Для добавок второй группы, вступающих с вяжущими веществами в обменные реакции, характерно то, что во взаимодействие с алюминийсодержащими фазами цемента в присутствии гидроксида кальция (выделяющегося в се гидролиза трехкальциевого силиката) вступают только их анионы, тогда как катионы сохраняются в поровой сти. Ниже представлено уравнение реакции в ионной ме на примере хлорида натрия: 4Са2+ + 2Al20\~ +2Na+ + 2СГ + 20Н~ + 10Н20 -» -> ЪСаО А12Оъ СаС12 10 Н20 + 2Na+ + 20H~. Действие добавок, участвующих в обменных реакциях, многообразно В их присутствии возрастает удельная верхность цементного камня и уменьшается средний размер пор. Одновременно с развитием микропористой структуры происходит более интенсивное связывание влаги онными силами Количество адсорбционо-связанной влаги в присутствии добавок увеличивается в 1,1 ..1,3 раза в симости от вида и концентрации добавки Результаты исследований подтвердили, что ускорители твердения (добавки первых двух классов) положительно яют на структуру цементного камня на всех уровнях они увеличивают объём микропор и уменьшают объем макропор при незначительном изменении общей пористости 2.3. Применение добавок-ускорителей схватывания и твердения 2 3 1 Добавки-ускорители схватывания и твердения обычно применяют в виде водных растворов рабочей или повышенной концентрации Если на бетоносмесительных I Глава 2 Добавки, регулирующие схватывание 61 установках в течение смены приготавливаются бетонные или растворные смеси неизменного состава или когда смеси разных составов готовят в отдельных смесителях, то образно водные растворы рабочей концентрации применять взамен воды затворения В других случаях применяют створы добавок повышенной концентрации Содержание добавок-ускорителей, ускоряющих вание и твердение цементного теста, как правило, ливается экспериментально с одновременной проверкой ности при сжатии бетона или раствора в соответствии с требованиями действующих нормативных документов [6] Рекомендуемое количество добавок-ускорителей вания и твердения бетона и раствора в зависимости от вида цемента и водоцементного отношения приведено в табл 6 При этом количество ускорителей твердения в зависимости от условий их применения, в том числе и в составе лексных добавок, не должно превышать, % массы цемента СН (при недопустимости образования высолов на поверхности конструкций) 1 СН (без дополнительных ограничений) 2 ХК (в бетоне железобетонных конструкций) 2 ХК (в бетоне неармированных конструкций) 3 НН,, ТНФ, НК, ННК, ННХК 3 2 3 2 При применении добавок-ускорителей твердения бетона для сокращения режима тепловой обработки или мени твердения бетона корректировка состава бетона чается в установлении оптимального количества добавки, определяемого по наибольшему показателю прочности при неизменной подвижности или жесткости смеси на цах, подвергаемых тепловой обработке или выдерживаемых в естественных условиях Возможный прирост прочности бетона, подвергающегося тепловой обработке, затем зуется для сокращения ее продолжительности 62 Добавки в бетоны и строительные растворы Д Табшца 6 Рекомендуемая дозировка добавок-ускорителей твердения Вид цемен га Порт тндцсмен г, быстро- твсрдеющин и суль- фатостойкий ПЦ и]лакопортландцсмент, пуццолановый, фицированный и фобный ПЦ В/Ц 0,35 0,55 0,55 0,75 0,35 0,55 0,55 0,75 Количество в расчете % массы цемента ХК, СН, нн. 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 2,0 1,0 1,5 НК, ннхк, ТНФ 1,5 2,5 1,0 2,0 2,0 3,0 1,5 2,5 ннк 2,0 2,5 2,5 3,0 Продолжительность режима тепловой обработки бетона с добавкой ускорителя твердения Вд, включая и тельное выдерживание, ориентировочно может быть новлена по условию Вд= В - аВ (Rd - R), где В - продолжительность режима тепловой обработки без добавки, ч; R0 - прочность бетона с добавкой в ный после тепловой обработки срок, % /?28 (здесь R2S — прочность бетона в проектном 28-суточном возрасте); R - то же, бетона без добавки, а - коэффициент, принимаемый равным 0,02, 0,03 или 0,04 при прочности бетона после тепловой обработки ответственно 50, 70 и 85 % ^8 При этом возможность сокращения продолжительности отдельных этапов тепловой обработки следует устанавливать экспериментально Д Глава 2 Добавки, регулирующие схватывсние 63 2 3 3 Добавки-ускорители твердения, интенсифицируя процесс гидратации цемента и оказывая положительное яние на формирование структуры цементного камня, на новании данных [7, 8, 9] позволяют — повысить подвижность бетонной смеси на 2 4 см или уменьшить расход воды на 2 3 % для равноподвижных смесей, — повысить прочность бетона при сжатии после ТВО на 5 10 % при условии получения более подвижных смесей (без уменьшения расхода воды и цемента) и на 10 20 % при условии получения равноподвижных смесей (с уменьшенным расходом воды); — уменьшить расход цемента на 5 10 % при условии получения равнопрочных бетонов (с уменьшенным расходом цемента и воды); — повысить морозостойкость бетона на 0,5 1 марку при условии получения равноподвижных смесей или нопрочных бетонов, — повысить водонепроницаемость бетона на 0,5 1 марку Глава 3 ДОБАВКИ, ПОВЫШАЮЩИЕ ПРОЧНОСТЬ, КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ, МОРОЗОСТОЙКОСТЬ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА, СНИЖАЮЩИЕ ПРОНИЦАЕМОСТЬ БЕТОНА 3.1. Добавки-регуляторы структуры и свойств бетона 3 1 1 Управление процессом структурообразования на позволяет сознательно создавать определенное состояние системы твердеющего бетона, соответствующее принятым способам обработки, выбирать целесообразные ческие приемы и достигать при этом максимального мического эффекта производственного процесса В процессе твердения вяжущего образуется система, стоящая из кристаллогидратов новообразований, непрореа- гированных с водой зерен цемента, оставшейся жидкой фазы воды и пор Новообразования в структуре микробетона ставлены, в основном, в виде двух структур - коагуляци- онной и кристаллизационной Важным элементом структуры цементного камня, ющим большую роль в формировании физико-механических свойств бетона, являются поры Пористость в ной степени предопределяет экономичность применения бетона в конструкциях Как известно, общая пористость бетона зависит в ном от количества воды затворения, вида и расхода щего, от количества вводимого порообразователя, времени Д Глова 3 Добавки, повышающие прочность 65 перемешивания смеси и других факторов Сам процесс дения цемента является источником образования пор личают следующие группы пор микробетона гелевые, кон- тракционные, капиллярные, воздушные («условно тые») Кроме перечисленных в бетоне могут создаваться и другие виды пор и пустот, которые условно можно отнести к «структурным» Образующаяся в результате взаимодействия вяжущего с водой контракционная и гелевая пористость имеет размеры 1 10~6 10 Ю-6 мм для контракционных пор и 15 Ю-8 40 Ю-8 мм для гелевых пор при общем их объеме порядка 1,5 2,5% Объем таких пор зависит от минералогического и вещественного состава цемента и его расхода Гелевая и контракционная пористость, не оказывая существенного яния на физико-механические свойства бетонов, может полнять роль резервной, что способствует повышению розостойкости бетона Размер «условно замкнутых» пор, образующихся в тате воздухововлечения и микрогазообразования, колеблется в достаточно широких пределах от 1 10~3 мм до 300 10~3 мм и более Их размеры зависят от характеристик исходных териалов и состава бетона, времени перемешивания ной смеси и других факторов Такие поры могут но снизить среднюю плотность бетона Вместе с тем, даря блокированию капилляров и образованию резервной ристости, такие микропоры способствуют повышению зостойкости и водонепроницаемости бетона, а также его тре- щиностойкости, так как они являются своеобразными ферами («поглотителями») развивающихся микротрещин Капиллярные поры, образующиеся в процессе испарения избыточной воды, располагаются, прежде всего, в межпо- ровых перегородках, создавая таким образом ся систему пор Размер таких пор колеблется в пределах .1 10 1 10 мм, а содержание в объеме достигает 7 15% 66 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Капиллярные поры существенно влияют на прочность и коэффициент конструктивного качества бетона От объема пор зависит гигроскопичность материала при увеличении капиллярной пористости увеличивается водопоглощение и равновесная влажность, что приводит к повышению проводности и снижению прочности бетона Таким образом, капиллярные поры, незначительно личивая общую пористость, оказывают негативное влияние на физико-механические свойства и показатели назначения бетона 3 1 2 Одним из технологических приемов направленного структурообразования бетона является введение в его состав эффективных модифицирующих добавок При производстве высокопрочных бетонов, когда во- доцементное отношение может ограничиваться значением В/Ц = 0,3 и менее, обязательно применение водоредуциру- ющих добавок, которые позволяют в значительной степени сократить водосодержание и улучшить структуру го бетона При этом добавки обеспечивают и кие требования по удобоукладываемости бетонных смесей Для изготовления особо ответственных бетонных и зобетонных конструкций, эксплуатирующихся в средне- и сильноагрессивных средах, требуется получить плотную туру и снизить проницаемость бетона В этих случаях меняют кольматирующие (уплотняющие) добавки, ствующие удалению воздуха и кольматации пор В технологии бетона одним из основных вопросов, ределяющих высокую прочность и высокую морозостойкость бетона, является вопрос об оптимальных параметрах но замкнутых» пор Наиболее распространенным подходом для получения морозостойких бетонов является обеспечение общего содержания воздуха (газа) в бетонной смеси нято считать, что оптимальный объем пор, щий высокую морозостойкость без значительной потери прочности, составляет 2 4 % [10] Для образования мелко- Щ Глава 3 Добавки, повышающие прочность 67 пористой структуры бетона, т е для придания бетону или раствору требуемых свойств (по морозостойкости, онной стойкости), во многих случаях искусственно ся поры и пустоты Для этого в бетон вводят воздуховов- лекающие и микрогазообразующие добавки. Для повышения защитного действия бетона по нию к стальной арматуре изделий и конструкций, наченных для эксплуатации в условиях воздействия сивных хлоридных сред, в состав бетонной смеси следует вводить добавки ингибиторов коррозии стали 3.2. Водоредуцирующие добавки 3 2 1 Водоредуцирующие добавки — это вещества, зволяющие получать бетонную смесь требуемой удобоукла- дываемости с пониженным расходом воды По основному эффекту действия добавки разделены на водоредуцирующие I, II, III и IV групп Водоредуцирующие добавки I группы — это добавки, жающие расход воды на 20 % и более и повышающие марку бетона по водонепроницаемости на 4 ступени и более ставителями этой группы добавок являются ющие добавки I группы — суперпластификаторы и сные добавки на их основе Водоредуцирующие добавки II группы - это добавки, жающие расход воды на 12 19 % и повышающие марку бетона по водонепроницаемости на 2 3 ступени К этой группе добавок относятся сильнопластифицирующие ки и комплексные добавки на их основе Одновременно водоредуцирующие добавки I и II групп приводят к повышению интенсивности тепловыделения и способствуют повышению прочности, морозостойкости и коррозионной стойкости бетона Водоредуцирующие добавки III группы - это добавки, снижающие расход воды на 6 11 % и повышающие марку 68 Добавки в бетоны и строительные растворы [ бетона по водонепроницаемости на 1 2 ступени ми этой группы являются средне- и слабопластифицирую- щие добавки и комплексные добавки на их основе Водоредуцирующие добавки IV группы — это добавки, снижающие расход воды на 5 % и менее и повышающие марку бетона по водонепроницаемости на 1 ступень ставителями этой группы добавок являются воздухововлека- ющие добавки, электролиты и комплексные добавки на их основе Водоредуцирующие добавки III и IV групп повышают тенсивность тепловыделения и способствуют повышению прочности и коррозионной стойкости бетона Характеристики и дозировка водоредуцирующих бавок приведены в предыдущих главах, а комплексных бавок — будут представлены в 6 главе 3 2 2 Благодаря водоредуцирующему действию добавок I и II групп, в цементном тесте снижается объем вого пространства и обеспечивается более тесный контакт между оболочками из гидратных продуктов на поверхности соседних зерен вяжущего, что способствует объединению их в более плотный и прочный конгломерат Подобное нение структуры цементного камня проявляется в резком снижении его пористости и существенным ростом прочности При использовании суперпластификаторов в качестве доредуцирующих добавок большое значение имеет также фект адсорбционного модифицирования гидратных разований, вызываемый добавками [13] Быстрая ция суперпластификатора на поверхности вновь образующихся в процессе гидратации частиц твердой фазы фиксирует их размеры на ранней стадии гидратообразования, препятствуя дальнейшему росту Таким образом, наступает ция гидратов в тонкодисперсном, рентгеноаморфном стоянии, что способствует оптимизации структуры ного камня и обеспечивает повышение плотности и сти бетона [ Глава 3 Добавки, повышающие прочность 69 3 2 3 Виды и характер воздействия водоредуцирующих добавок на показатели назначения бетона отражены в табл 7 В таблицу включены добавки российских лей Аналогичные добавки зарубежных производителей, пользуемые для водопонижения бетонных смесей, также гут являться водоредуцирующими Анализ табличных данных показывает, что применение водоредуцирующих добавок, как комплексных, так и добавок, является весьма эффективным технологическим приемом Снижение водосодержания в большей или шей степени способствует формированию оптимальной туры бетона, что подтверждается увеличением прочности бетона, а также повышением его водонепроницаемости и морозостойкости 3.3. Кольматирующие добавки 3 3 1 Кольматирующие добавки - это вещества, собствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимы- ми продуктами По требованиям надежности они должны обеспечивать повышение марки бетона по мости на 2 ступени и более Основное назначение кольматирующих (уплотняющих) добавок связано с увеличением плотности бетона и ра, что способствует повышению их долговечности, бенно в тех случаях, когда агрессивными факторами ются органические или неорганические жидкие или разные среды В качестве кольматирующих добавок для бетонов и ительных растворов используют тонкодисперсные ные вещества, обладающие гидравлической или пуццолани- ческой активностью, а также водорастворимые добавки ханизм действия активных минеральных телей подробно изложен в главе «Минеральные добавки» 70 Добавки в бетоны и строительные растворы [ 3 3 2 Водорастворимыми кольматирующими добавками (добавками-уплотнителями) являются водорастворимые лы и соли алюминия, железа и кальция, характеристики которых представлены ниже ¦ Диэтиленгликолевая смола ДЭГ-1. Однородная кость желтого цвета, плотность — 1,115 г/см3, лярная масса - 240 260 Содержание эпоксидных групп более 25 %, гидроксильных - 4,5 % дуемая дозировка - 1,0 1,5 %, ¦ Триэтиленгликолевая смола ТЭГ-1 Алифат^еская эпоксидная смола в виде однородной жидкости того цвета плотностью 1,155 г/см3, молекулярная са 300 320 Рекомендуемая дозировка - 1,0 1,5 % ¦ Полиаминная смола С-89 Прозрачная темная' родная жидкость с зеленоватым отливом ция смолы в водном растворе 29,45 % Устойчива к разведению водой при соотношении 1 100 Не мендуется использовать сланцевый цемент дуемая дозировка - 0,6 1,5 % ¦ Битумная эмульсия (эмульбит) БЭ Эмульсия 1 рода, состоящая из битума E0 %), добавки ЛСТ E %) и воды D5 %) Рекомендуемая дозировка -* 5 , 10 % эмульсии от массы цемента ¦ Сульфат железа СЖ. Вещество желтого цвета в виде кристаллогидрата Fe2(SO^K 9H20, хорошо мое в воде Дозировка добавки не должна превышать 3% ¦ Хлорид железа ХЖ Продукт состава FeCl3 6H20, красно-коричневого цвета, хорошо растворимый в воде, сильно гигроскопичен Количество добавки должно быть менее 3 % - для бетона неармированных конструкций, и менее 2 % - для бетона армированных конструкций ¦ Нитрат железа НЖ. Вещество бледно-фиолетового цвета состава Fe(N03K 9H20 Продукт хорошо створим в воде Дозировка не должна превышать 3 % [ Глава 3 Добавки, повышающие прочность 71 Таблица 7 Влияние водоредуцирующих добавок на свойства бетонной смеси и бетона 5 ? ¦e •e g Крит вышение озостойко- и бетона исло марок мор е проч- етона до, % иУ Ц&1 5 1 § а повыш водонепро мости бс на число « 3 умен расход s Доб *> * м 1 1,5 0 .п Л1 ° п О fS 1,5 2 ~ и © ие III группы С-1,ПДК,П дуцирующ ПБ, ВРП-1 Водоре ЛСТ, У ,5 2,5 ш о •а 1,5. : 2 ~ чсщ щспк ,5. 2,5 о wi «Т. 1,5 : 2 ~ -М2, СПД- ЩСПК 72 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Окончание табл 7 rt м " 2,5 1,5. о 2.5 "' о о _ 10.ГКЖ- й ЕГ X оп.с в, ктп, отп, сдо и ¦* 1 „ >Л -41, 136-157М, ПГЭН ~" 105 Г-1.ТЭГ-1.С-89 m et - 0,5 = Ц-1 Н.ТНФ , нк, ннхк, сн, н и Л со 100 „ m ННХК) X X и х" у ш X и "* 105 2.5 "' X 6-41, 136-157М, ПГ т ~ Примечание Из компонентов, указанных в скобках, применяется только один Щ Глава 3 Добавки, повышающие прочность 73 ¦ Нитрат кальция НК Выпускается в виде кристаллов Ca(N03J или тетрагидрата Ca(N03J 4Н20 Продукт бесцветный, хорошо растворим в воде Дозировка не должна превышать превышать 3 % ш Сульфат алюминия СА. Бесцветные кристаллы, шо растворимые в воде Производится в виде гидрата Al2(S04K 18 Н20 и в безводном виде рат легко выветривается при хранении на воздухе Дозировка не должна превышать 3 % 3 3 3 Уплотнители бетона - водорастворимые смолы ДЭГ-1, ТЭГ-1, С-89 улучшают однородность бетона и, смещая кривую распределения капилляров и пор в области меньших размеров, повышают деформативность и ную растяжимость бетона, а также способствуют нию в нем более плотной контактной зоны Результатом такого действия является повышение долговечности ных и железобетонных изделий Добавки СЖ, ХЖ, НЖ, являясь добавками второго са, т е вступающими в химические реакции с вяжущими материалами, ускоряют схватывание цемента и улучшают структурные характеристики и морозостойкость бетона Это обусловлено тем, что в результате реакций, протекающих между ними и составляющими цемента и продуктами их ратации, образуются труднорастворимые вещества, няющие цементный камень Например, при введении СЖ (Fe2(SO^K) в результате обменных реакций между химически активными алюминий- и железосодержащими фазами клинкерного цемента ются труднорастворимые двойные соли-гидраты типа ЪСаО Fe203 Ш20, ЪСаО Fe203 3CaS04 Ъ\Н20, ЪСаО Al203 Fe203 3CaS04 Ъ\Н20 В результате возникновения высокодисперсных ных труднорастворимых железосодержащих новообразований 74 Добавки в бетоны и строительные растворы I происходит кольматация пор цементного камня, что собствует повышению непроницаемости бетона, а, вательно, и его долговечности 3.4. Воздухововлекающие добавки (для тяжелых бетонов) 3 4 1 Воздухововлекающие добавки по требованиям дежности [5] должны обеспечить воздухосодержание в лотненной бетонной смеси в пределах 2 5 % (по объёму) и повышение морозостойкости бетона в 2 раза и более временно применение воздухововлекающих добавок ствует пластификации бетонной смеси и снижает ее рассла- иваемость, а также повышает марку бетона по ницаемости Использование воздухововлекающих добавок повышает удельную поверхность условно замкнутых пор примерно в 2 раза по сравнению с бетонами без добавок, но дает шие колебания в отношении их суммарного объёма и ров Применение скоростного перемешивания бетонной смеси с воздухововлекаюшими добавками приводит к чительному выравниванию их размеров [10] Поризация бетонных или растворных смесей происходит в процессе их приготовления в смесителях при ном введении с водой затворения водного раствора хововлекающих добавок При этом следует учитывать, что эффективность использования этих добавок возрастает с вышением содержания в цементе трехкальциевого силиката и уменьшением трехкальциевого алюмината Применение занных добавок становится не эффективным, если цемент содержит менее 40 % C^S и более 10 % СЪА Особенно сильное воздействие от воздухововлекающих бавок, приводящее к улучшению формочных свойств смеси и увеличению подвижности на 15 30 %, наблюдается при виброуплотнении бетонных смесей Щ Глава 3 Добавки, повышающие прочность 75 3 4 2 При производстве тяжелых бетонов и растворов в качестве воздухововлекающих могут быть использованы все добавки, характеристики которых приведены в 1-й главе (п 16 2) Ориентировочная дозировка воздухововлекающих добавок в зависимости от содержания цемента в бетоне приведена в табл 8 Таблица 8 Оптимальная дозировка воздухововлекающих добавок Наименование снв, снвк, сдо, ктп, отп, оп, с Количество в пересчете на сухое вещество, % массы цемента, при его расходе, кг/м3 до 300 0,005 0,015 300 450 0,01 0,02 более 450 0,015 0,035 Использование воздухововлекающих добавок наиболее фективно в низкомарочных бетонах и растворах, когда отношение марки цемента к марке бетона RJR6 > 3, а марки цемента к марке раствора R4/R. > 8 В этом случае исключается необходимость введения в состав бетона или раствора тонкодисперсных минеральных материалов для мещения ими части высокомарочного клинкерного цемента Применение воздухововлекающих добавок, также как и слабо- и среднепластифицирующих, приводит к некоторой потере прочности затвердевшего бетона и раствора, но при их твердении в условиях тепловлажностной ки Однако это негативное влияние в значительной мере может компенсироваться снижением водосодержания смеси вследствии пластифицирующего эффекта добавок, а также за счет одновременного введения добавок-ускорителей и бавок, повышающих прочность бетонов и растворов при тии, например, водоредуцирующих Кроме этого, перед тепловой обработкой необходимо дусматривать предварительное выдерживание бетона (= 3 ч) для набора начальной структурной прочности и снижения 76 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ деструктивных процессов при пропаривании Необходимость удлинения режима тепловой обработки бетона с воздуховов- лекающей добавкой должна быть обоснована щими технико-экономическими расчетами 3.5. Газообразующие добавки (для тяжелых бетонов) 3 5 1 Газообразующие добавки, также как и воздуховов- лекающие, способствуют получению более стабильной и кодисперсной структуры условно замкнутых пор, что печивает повышение морозостойкости и мости бетона По требованиям надежности газообразующие добавки жны обеспечивать объем выделившегося газа в уплотненной бетонной смеси 1,5 3,5 % и повышать морозостойкость тона более, чем в 2 раза Применение газообразующих бавок положительно влияет на качество бетонной смеси и затвердевшего бетона - происходит пластификация ной смеси и снижается ее расслаиваемость, уплотняется структура при твердении бетона в замкнутом объеме, жается водопоглощеиие, повышается марка бетона по непроницаемости Для поризации тяжелых бетонов и строительных ров используются следующие газообразующие добавки ¦ Полигидросилоксаны 136-41 (бывш. ГКЖ-94) и 136- 157М (бывш. ГКЖ-94М). Полимеры этилгидросилок- сана, образующиеся при гидролизе этилдихлорсила- на При использовании указанных добавок ра смеси не должна превышать 30 °С Не допускается электропрогрев смеси Содержание активного да в ГКЖ-94 - 1,3 1,42 %, в ГКЖ-94М - 1,76 % ¦ Этилгидридсесквиоксан ПГЭН. Продукт обладает логичными свойствами, что и полигидросилоксаны Прозрачная подвижная жидкость, в воде не раствори- Щ Глава 3 Добавки, повышающие прочность 77 ма, образует эмульсию Не рекомендуется при вой обработке бетона 3 5 2 Механизм действия газообразующих добавок дится к образованию в бетонных или растворных смесях номерно распределенных замкнутых пор Такие добавки зволяют улучшить качество бетона и раствора за счет зования до 2 % газовых микропузырьков в единице объема бетона или раствора и частичной гидрофобизации ней поверхности пор В'результате химической реакции полярных ных групп газообразующих добавок с гидроксидом кальция, выделяющимся в результате гидролиза C3S, молекулы ПАВ оказываются прочно зафиксированными в объёме бетонной смеси, а их неполярные углеводородные радикалы ны наружу Эти радикалы и обеспечивают захват и вание значительного количества неполярных пузырьков духа сферической формы, которые создают в структуре тона условно-замкнутые резервные поры, необходимые для повышения морозостойкости бетона Для поризации бетонов и растворов из числа ющих добавок наибольшим признанием пользуются крем- нийорганические жидкости, особенно полигидросилоксаны Взаимодействие этих добавок с гидроксидом кальция кает по схеме R R I I n(-O-Si-O-Si-O-) +n Са(ОНJ-> Н Н R R I I -> n(-O-Si-O-Si-O-) + пНЛ, I I О-Са-0 78 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ где R — обычно С2Я5"", хотя известны и кремнийорганиче- ские вещества такого же типа с другой алкильной, а также с фенильной группами 3 5 3 Используя газообразующие добавки для получения микропористой структуры бетона или раствора (полигидро- силоксаны, ПГЭН), необходимо учитывать, что эффект зообразования зависит как от количества добавок, так и от температуры бетонных или растворных смесей и содержания в них щелочи и цемента Установлено, что такие добавки существенно замедляют твердение бетонных и растворных смесей на ранних стадиях, поэтому отформованные лия перед тепловой обработкой необходимо выдерживать в течение не менее 4 ч при температуре окружающей среды / = 20 30 °С или не менее 6 ч при t = 10 20 °С При этом интенсивность подъема температуры до максимального значения экзотермического прогрева не должна превышать 10 °С/ч При поставке полигидросилоксанов в виде продуктов 100 %-й концентрации эмульсию добавки следует готовить по специальной методике, приведенной в Пособии [7] пература бетонных смесей с указанными добавками не жна превышать 30 °С Оптимальная дозировка микрогазообразующих добавок, в зависимости от содержания вяжущего в бетоне, на в табл 9 Таблица 9 Оптимальная дозировка газообразующих добавок Наименование Полигидросилокса- ны, ПГЭН Количество в пересчете на сухое вещество, % массы цемента, при его расходе, кг/м3 до 300 0,06 0,08 300 450 0,05 0,07 более 450 0,03 0,05 Щ Глава 3 Добавки, повышающие прочность . 79 3.6. Добавки, повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре (ингибиторы коррозии стали) 3 6 1 Стальная арматура, находящаяся в бетоне на тором расстоянии от поверхности конструкции, в щелочной среде (рН = 12,5) покрывается пленкой из g- Fe-fl-^ и Fe-fli Толщина этой пленки составляет тельно 80 100 А, что вполне достаточно для того, чтобы защитить стальную арматуру от воздействия агрессивной внешней среды Когда у поверхности арматуры образуется среда, содержащая достаточное количество молекул рода или анионов агрессивных веществ (например, ионов СГ или SO\~ и других), начинается депассивация стали Процесс активации стали наступает при концентрации фат-ионов SO\~ в количестве С= 800 1000 мг/л, а ионов хлора СГ - при концентрации С = 4 6 мг/л [12] В присутствии хлоридов коррозия стали развивается вследствие разрушения хлорид-ионами защитной пленки на металле Ионы хлора СГ, вступая в химическое действие, преобразуют защитную пленку из оксида железа в растворимый хлорид железа Механизм коррозии включает адсорбцию хлорид-ионов и образование комплекса на верхности стали Основным фактором, обеспечивающим защиту стали от действия хлоридов в бетоне, является низкая проницаемость бетона Однако, в некоторых случаях даже бетон с кой проницаемостью не обеспечивает достаточной защиты В таких случаях требуется дополнительная защита стали от коррозии либо путем непосредственной обработки ры, либо путем усиления защиты, обеспечиваемой ном Последнее может быть достигнуто при введении в бетон добавок, замедляющих или предотвращающих реакции талла с окружающей средой 80 Добавки в бетоны и строительные растворы [ Несмотря на высокую стоимость обработки 1 м3 бетона, использование добавок считается экономически разным по сравнению с другими доступными методами дотвращения вредного действия хлоридов и сульфатов на сталь [11] 3 6 2 Добавки-ингибиторы коррозии стали - это ства, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость матуры в агрессивных по отношению к ней средах По бованиям надежности они должны обеспечивать значения тока пассивации стали не менее 10 птА/см2 и потенциала пассивации стали не менее минус 450 mV Эффективность добавок, увеличивающих защитные ства бетона по отношению к стальной арматуре, определяют по изменению плотности электрического тока и (или) тенциала стали по методике в соответствии с требованиями ГОСТ 30459 [6] В строительном производстве разработаны и ваны практикой следующие добавки, повышающие ные свойства бетона по отношению к стальной арматуре ¦ Нитрит натрия НН. Кристаллический продукт белого цвета с желтоватым оттенком NaN02 либо его водные растворы В присутствии хлоридов доза добавки жна быть максимальной для того, чтобы тить развитие активной точечной коррозии дуемая дозировка добавки - 2 3 % массы цемента ¦ Нитрит-нитрат кальция ННК Смесь нитрита Ca(N02J и нитрата Ca(N03J кальция в соотношении по массе 1 1 в виде водного раствора или пасты Не ется смешивание с растворами ЛСТ Рекомендуемая дозировка — 2 4 % массы цемента ¦ Тетраборат натрия ТБН. Бесцветные кристаллы Na2B407 Ю#20, хорошо растворимые в воде и рине Рекомендуемая дозировка - 0,2 3 % массы цемента [ Глава 3 Добавки, повышающие прочность 81 ¦ Бихромат натрия БХН. Красные кристаллы Na2Cr07 2Н20, хорошо растворимые в воде, но мые в органических растворителях Рекомендуемая дозировка - 0,5 % массы цемента ¦ Бихромат калия БХК. Оранжево-красные кристаллы состава К2Сг07, хорошо растворимые в воде ровка - 0,5 % массы цемента ¦ Катапин-ингибитор КИ-1. Прозрачная гелеобразная слегка мутная жидкость от желтого до коричневого цвета, представляющая собой солянокислый раствор катапина и уротропина Допускается наличие осадка, растворимого при нагревании Хорошо смешивается с водными растворами солей Эффективность ки увеличивается при использовании низкоалюминат- ных цементов Требует мягких режимов тепловой работки бетона Рекомендуемая дозировка - 0,025 0,15 % массы цемента (в расчете на сухое ство) 3 6 3 Механизм действия добавок-ингибиторов зии стали заключается в том, что в их присутствии ходит быстрое окисление растворимого оксида ного железа с образованием на поверхности стали рующих защитных пленок из гидроксида железа но из области действия коррозии исключаются новые участки поверхности стали, и процесс коррозии прекращается фективное замедление обеспечивается только при ном количестве добавки, отвечающем необходимому для ной системы отношению ингибитор хлорид (сульфат) [11] Применение добавок-ингибиторов коррозии стали зывает влияние на свойства бетонной смеси и бетона, что выражается в увеличении подвижности бетонной смеси, жении диффузионной проницаемости бетона, увеличении электропроводности бетона Введение добавок-ингибиторов позволяет твердеть бетону при отрицательных температурах 82 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Прочность бетонов с добавкой ингибиторов коррозии ли изменяется по-разному Для бетонов и растворов, держащих НН, через 28 сут отмечается падение прочности на сжатие и растяжение, а бетоны, содержащие ННК, дают существенное увеличение прочности в раннем и более зднем возрасте [11] Нитрит натрия выщелачивается в чение двух лет, в то время как ННК, который растворим в меньшей степени, более эффективно замедляет коррозию Ингибиторы на основе солей натрия могут увеличить ный потенциал реакции заполнителя со щелочью, особенно если используется реакционноспособные заполнители Использование шлакопортландцементов и высокоалюми- натных портландцементов для бетонов с торами обеспечивает более высокую коррозионную стойкость стали, чем у бетонов на бездобавочных портландцементах Глава 4 ДОБАВКИ, ПРИДАЮЩИЕ БЕТОНУ СПЕЦИАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА 4.1. Гидрофобизирующие добавки 4 1 1 Гидрофобизирующие добавки — это вещества, дающие стенкам пор и капилляров в бетоне гидрофобные (водоотталкивающие) свойства Гидрофобизирующие добавки, к числу которых лежат многие органические вещества с резкой ассиметрией в строении их молекул, вводят в бетонные и растворные смеси с целью — уменьшения смачивания стенок пор и капилляров, а также поверхности изделий, — воздухововлечения или газообразования, дающегося гидрофобизацией образующихся газовых лостей, — повышения связности и подвижности бетонной си, происходящего за счет равномерно ных в ней пузырьков воздуха или газа Придание бетонам и растворам водоотталкивающих свойств с применением гидрофобизирующих добавок более эффективно в тонкостенных элементах конструкций полов, облицовок резервуаров, лотков, а также при ходимости исключить возможность взаимодействия стей с цементом и при высоких гигиенических требованиях к покрытию полов, резервуаров и других поверхностей, увлажнение которых нежелательно по технологическим или гигиеническим соображениям 4 12В зависимости от эффекта действия зирующие добавки разделены на три группы 84 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ I группа ¦ Фенилэтоксисилоксан 113-63 (бывш. ФЭС-50). зрачная подвижная жидкость, нерастворимая в воде, образует эмульсию Введение добавки способстеует тельному сохранению подвижности бетонной смеси, но приводит к снижению прочности бе ^она Не мендуется тепловлажностная обработка бетона ш Алюмометилсиликонат натрия АМСР-3. Продукт модействия металлического алюминия с метилсилико- натом натрия Бесцветная или желтоватая жидкость, смешивающаяся с водой в любых соотношениях ¦ ПластИЛ Гидрофобизатор для растворов и бетонов на портланд- и шлакопортландцементе Добавка не содержит хлоридов, вызывающих коррозию ры, повышает жизнеспособность и нерасслаиваемость смесей, обладает пластифицирующим действием бавку вводят в бетонную (растворную) смесь в сухом виде или в виде суспензии Рекомендуемая ка — 1,5 % массы цемента Производитель ОАО стройматериалы» ¦ ГИДРОБЕТОН Гидрофобизатор для растворов и тонов Белый порошок, который предварительно шивается с сухой смесью цемента и песка емая дозировка - 2,0 3,0 % массы цемента водитель ОАО «Завод сухих смесей» Добавки зарубежных производителей: ш Адцимент ДМ 2 (Addiment DM 2). Гидрофобизатор для растворов и бетонов Добавка не содержит хлоридов, вызывающих коррозию арматуры Рекомендуемая зировка — 0,2 0,8 % массы цемента Производитель Addiment Sika (ФРГ) ¦ Олеат натрия (Liga Natriumoleat 90). Активный рофобный агент в виде порошка для растворов и тонов Рекомендуемая дозировка — 0,05 0,6 % массы цемента Производитель ЗАО «Еврохим» [ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 85 ¦ Зикагард-702 В-Аквафоб (Sikagard-702 W-Aquaphob) Концентрат силиконовой микроэмульсии, при лении водой служит водоотталкивающей пропиткой с высокой проникающей способностью Желтоватая жидкость плотностью 0,9 кг/л Расход материала в зависимости от пористости основания - 0,15 кг/м2 Рекомендуется наносить 2 3 слоя пропитки водитель Sika (Швейцария) Добавки этой группы по требованиям надежности [5] жны обеспечивать снижение водопоглощения бетона в 5 раз и более (через 28 сут испытания) II группа ¦ Полигидросилоксаны 136-41 (бывш. ГКЖ-94) и 136- 157М (бывш. ГКЖ-94М). Полимеры этилгидросилок- сана, образующиеся при гидролизе этилдихлорсила- на Содержание активного водорода в ГКЖ-94 — 1,3 1,42 %, в ГКЖ-94М - 1,76 % При нии указанных добавок температура смеси не должна превышать 30 °С Не допускается электропрогрев си Эффективность действия добавок выше для пуццо- лановых портландцементов и шлакопортландцементов ¦ Комплексная органо-минеральная добавка КОМД-С Добавка из прямой эмульсии соапстока растительных масел в водном растворе сульфидно-дрожжевой ки и нитрита натрия Растворима в воде Обладает усиленным пластифицирующем действии (на 35 45 %) Добавки зарубежных производителей: ш Стеарат цинка (Stavinor Zn E). Гидрофобный агент с большой удельной поверхностью и продолжительным эффектом действия для штукатурных растворов ладает действием альгицида (препятствует нию водорослей) Дозировка — 0,1 1,0 % массы мента Производитель ЗАО «Еврохим» 86 Добавки в бетоны и строительные растворы [ ¦ Стеарат кальция (Stavinor Ca PSE). Гидрофобный агент с большой удельной поверхностью для ных растворов Дозировка — 0,2 1,0 % массы та Производитель ЗАО «Еврохим» ¦ Гидрофоб Е (HIDROFOB Е) Гидрофобный агент для строительных растворов Обладает пластифицирующим действием Молочно-желтая или желтая жидкость Дозировка для цементных растворов - 3 % массы мента, для известково-цементных растворов -4 5 % массы вяжущего, для известковых растворов - 7 10 % массы вяжущего Производитель Фирма ТКК вения) ¦ Сементол Е (Cementol E). Гидрофобизатор для ительных растворов с пластифицирующим действием Дозировка для цементных растворов - 3 % массы та, для известково-цементных растворов - 3 5 % сы вяжущего, для известковых растворов - 7 10 % массы вяжущего Производитель Фирма ТКК вения) ¦ Зикалайт (Sikalite). Гидрофобная добавка для тельных растворов Бежевый порошок, который еле- дут предварительно смешивать с сухой смесью цемента и песка Дозировка - 2 % массы цемента дитель Sika (Швейцария) ¦ Зикагард-700С (Sikagard-700S). Водоотталкивающая пропитка на основе алкилалкокси-силоксанов для нований на основе цемента Бесцветная жидкость плотностью 0,8 кг/л Расход материала в зависимости от пористости основания - 0,15 кг/м2 Рекомендуется наносить 2 3 слоя пропитки Производитель Sika (Швейцария) Полигидросилоксаны и другие добавки, используемые как гидрофобизаторы II группы, должны снижать водопог- лощение бетона в 2 4,9 раза (через 28 сут испытания) Щ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 87 III группа ¦ Сернокислые соли пеназолинов ССП. Водный раствор от светло-желтого до светло-коричневого цвета, ет водородный показатель рН = 7, снижает стное натяжение ¦ Этилсиликонат натрия ГКЖ-10 и метилсиликонат трия ГКЖ-11 Прозрачные жидкости от того до коричневого цвета Гидрофобизирующие добавки III группы должны жать водопоглощение бетона в 1,4 1,9 раза (через 28 сут испытания) 4 1 3 Механизм действия гидрофобизирующих добавок состоит в том, что они при контакте с продуктами ции цемента осаждаются в виде мельчайших капелек на ках мелких пор и капилляров, образуя гидрофобные тия В результате этого возникает контакт, имеющий ратный угол, при котором силы поверхностного натяжения выталкивают воду из пор Эффективность гидрофобизирующих добавок оценивают по степени уменьшения водопоглощения бетона в соответствии с требованиями ГОСТ 30459 [6] Показатель уменьшения допоглощения (по массе) IJw вычисляют по формуле nw = Wk / Wd' % где WK - водопоглощение образцов контрольного состава (без добавок), %, Wd — водопоглощение образцов основных составов (с добавкой), % Применение гидрофобизирующих добавок в цементных системах способствует формированию плотной и ной структуры Это выражается в уменьшении количества и размеров макропор (радиус пор менее 10 мкм), а также в их более равномерном распределении в массе цементного ня Количество макропор в цементных системах с добавка- 88 Добавки в бетоны и строительные растворы [ ми в 2 4 раза меньше, чем в бездобавочных системах Макропоры, как правило, замкнутые, имеют правильные окружные формы с ровными краями Их размеры находятся в пределах от 0,5 до 0,05 мм с преобладанием пор размером 0,1 мм Гидрофобизирующие добавки способствуют рованию продуктов гидратации цемента Исследованиями установлено, что использование комплексных органо-мине- ральных добавок КОМД-С приводит к увеличению ства гелеобразных волокнистых и тонкоигольчатых ликатов кальция среди гидратных продуктов, в результате чего дисперсность структуры цементного камня повышается и она становится более однородной [14] Новообразования в цементном камне, получающиеся в процессе структурооб- разования при введении органо-минеральной добавки, по своей природе не отличаются от гидратных образований, возникающих при добавлении соли ННХК, однако, за счет увеличения адсорбционно-связанной воды, в бетонах с бавкой КОМД-С наблюдается повышение средней ти и прочности 4 1 4 При использовании гидрофобизирующих добавок для устройства полов и стен важно определить, не будут ли они препятствовать сцеплению с применяемыми ми, клеящими составами или штукатуркой Рекомендуемая дозировка гидрофобизирующих добавок в зависимости от вида применяемого цемента приведена в табл 10 Содержание добавок в бетонах и растворах не должно вышать указанных величин, так как их использование в шем количестве, чем рекомендуется, может вызвать шение плотности, прочности и водостойкости Плохое и недостаточное перемешивание бетонных смесей с гидрофо- бизирующими добавками также может привести к нию водоотталкивающих свойств бетона [ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 89 Таблица 10 Рекомендуемая дозировка гидрофобизирующих добавок Вид портландцемента Обычный, быстротвердеющий Сульфатостойкий Пластифицированный Шлакопортландцемент Пуццолановый Количество сухого вещества, % массы цемента 113-63, АМСР-3, КОМД-С 0,1 0,2 0.03 0,1 0,03 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 136-41, 136-157М 0,06 0,08 0,05 0,07 0,03 0,05 0,06 0,08 0,06 0,08 ГКЖ-10, ГКЖ-11,ССП 0,1 0,2 0,05 0,15 0,05 0,15 0,1 0,2 0,1 0,2 4.2. Противоморозные добавки. Назначение и виды 4 2 1 Твердение бетонов и растворов при пониженной температуре происходит медленно, так как замедляется цесс гидратации цемента Уже при температуре —3 —6 °С вода в бетоне замерзает, и процессы гидратации вяжущего и твердения бетона практически прекращаются При вании, при условии сохранения жидкой фазы, эти сы возобновляются, и бетон продолжает увеличивать свою прочность Однако для бетона, замороженного в раннем возрасте, после оттаивания и последующей выдержки рактерны рыхлая структура, низкая прочность и стойкость Это объясняется тем, что свежеуложенный тон содержит много воды, которая при замерзании ряется, разрыхляет цементный камень и нарушает ние заполнителя с цементной матрицей Поэтому для обеспечения требуемого набора прочности бетона в зимнее время необходимо создавать такие условия, при которых будут активно протекать процессы твердения вяжущего, т е необходимо обеспечивать наличие жидкой фазы Эту задачу можно решить, например, путем выдер- 90 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ живания забетонированной конструкции при ной температуре Такое выдерживание можно осуществлять при обогреве бетона в термоактивной опалубке, ванием разогретых смесей с последующим укрытием хности конструкции теплоизоляционными материалами и другими способами В тех случаях, когда на строительной площадке по ническим или организационным причинам такие способы не могут быть реализованы, целесообразно в бетон вводить противоморозные добавки - вещества, понижающие пературу замерзания воды и способствующие твердению бетона при отрицательных температурах Применение бетонов с противоморозными добавками ществляется при возведении монолитных бетонных и зобетонных сооружений, монолитных частей литных конструкций, замоноличивании стыков сборных струкций, при изготовлении сборных бетонных и тонных изделий и конструкций в условиях полигона при установившейся среднесуточной температуре наружного духа и грунта не ниже 5 "С и минимальной суточной ратуре ниже О °С 4 2 2В настоящее время наиболее эффективными и веренными в производственных условиях ми добавками являются добавки-электролиты поташ П, ННР ХК, НК, ННК, ННХК, их комплексы НК+ХН, НК+М, ННХК+М и другие, характеристики которых приведены выше в п 2 2 Все перечисленные добавки одновременно являются и бавками-ускорителями схватывания и твердения бетонов и растворов, однако их концентрация в «холодных» бетонах значительно (в 2 3 раза) превышает ту, которая ма для ускорения процессов твердения бетонов при ратуре выше О "С Кроме перечисленных к противоморозным добавкам же относятся Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 91 Карбамид (мочевина) М. Бесцветные кристаллы CO(NH2J, хорошо растворимые в воде Соединение нитрата кальция с мочевиной НКМ. Нитрит натрия НН. Продукт в виде кристаллов NaN02 белого цвета с желтоватым оттенком, а также в виде водных растворов Ускоряющая противоморозная добавка УПДМ. лансированная по компонентному составу жидкая смесь из отходов производства ацетоуксусного эфира, аце- тилацетона и нитрохлорактинида, взятых в нии 7 3 1 по объему Раствор темно-коричневого цвета Дозировка уточняется опытным путем в лах 0,1 0,42 л/кг цемента при температуре наружного воздуха от 0 °С до -25 °С Формиат натрия спиртовой ФНС. Отход ческого производства, представляющий 30 40 %-й водный раствор натриевых солей муравьиной и ной кислот Прозрачная жидкость от соломенного до темно-коричневого цвета Рекомендуемая дозировка 2 6%, добавка вводится в бетонную смесь с водой затворения Асол-К. Продукт из органических и неорганических компонентов водного раствора поташа, ингибиторов коррозии и модификаторов Добавка обеспечивает твердение бетона при температуре до -10 °С При положительных температурах вызывает быстрое тывание смесей (от 5 до 30 мин) Гидробетон — С-ЗМ-15 Противоморозная добавка для бетонов и растворов с пластифицирующим ем Жидкость темно-коричневого цвета 34 36 %-й концентрации Обеспечивает твердение бетона при температуре до -15 °С Гидрозим Жидкий антифриз для бетонов и растворов в виде раствора 50 %-й концентрации Обеспечивает 92 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ твердение бетона при температуре до —15 °С Не зывает коррозии арматуры в бетоне ¦ Лигаопан-4 Добавка для бетона и железобетона с стифицирующим действием Водный раствор 40 %-й концентрации Обеспечивает твердение бетона при температуре до -18 "С Дозировка 2 % при туре до -5 "С, 3 % до -10 "С, 4 % до -15 "С ¦ ПОБЕДИТ-Антимороз Противоморозная добавка для сухих строительных растворов, относящаяся к телям Рекомендуемая дозировка - 2 8 % массы понентов сухой смеси в зависимости от температуры применения ¦ Аммиачная вода Продукт (NH^OH), представляющий собой аммиачный газ NH3, растворенный в обычной воде Добавки зарубежных производителей: и Бетонсан (Betonsan) Сухая бессолевая ная добавка, относящаяся к ускоряющим торам, для строительных растворов Обеспечивает твердение бетона при температуре до -10 °С ровка 1 2 % массы цемента Производитель ЗАО «Компания Конвент ЦЕНТР» ¦ Сементол Б (Cementol В). Противоморозная добавка- антифриз для бетонов и растворов Обеспечивает дение бетона при температуре до + 5 °С ется для бетонов на высомарочном цементе с шенной экзотермией Дозировка 0,2 0,8 % массы цемента Производитель Фирма ТКК (Словения) 4 2 3 Экономически рациональной противоморозной бавкой является аммиачная вода, так как по сравнению с водными раствора поташа и хлорида кальция имеет тельно меньший процент объемного расширения и поэтому является наименеее опасной в отношении возможных формаций от расширения жидкой фазы с образованием льда [ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 93 В зависимости от расчетной минимальной температуры наружного воздуха назначается определенная концентрация раствора аммиачной воды затворения (табл 11) В чие от других противоморозных добавок аммиачная вода не только не вызывает коррозии арматуры, но может служить анодным ингибитором стали от коррозии в железобетонных конструкциях, содержащих хлористые соли Добавка не ухудшает сцепление арматуры с бетоном, не снижает розостойкости бетона, не вызывает высолов и образования пятен на поверхностях конструкций Аммиачная вода ко замедляет сроки схватывания цементов, что позволяет сохранять удобоукладываемость бетонной смеси от 4 до 7 ч Таблица 11 Рекомендуемая концентрация аммиачной воды Расчетная температура наружного воздуха, °С до -10 -10 -20 -20 -35 ниже -35 Концентрация аммиачной воды затворения, % 5 10 15 20 4 2 4 Противоморозные добавки допускаются к нению в тяжелых и легких бетонах (класса В10 и выше) в соответствии с «Руководством по применению бетонов с про- тивоморозными добавками» [15] Ориентировочный расход противоморозных добавок в зависимости от расчетной пературы твердения бетона представлен в табл 12 Область применения противоморозных добавок в нах, представленная в табл 13, достаточно ограничена, что объясняется следующими причинами Добавки в процессе выдерживания бетона могут ровать и скопляться в отдельных зонах конструкций (ребрах, поверхностных слоях и других частях) с последующей сталлизацией Эти процессы интенсифицируются при гократных температурных перепадах, особенно с периоди- 94 Добавки в бетоны и строительные растворы [ Таблица 12 Дозировка противоморозных добавок Примечания 1 * — соотношение компонентов 1 1 по массе в расчете на сухое вещество 2 При температуре бетона выше — 5 °С вместо ХН возможно применение ХК (до 3 % массовой доли цемента) 3 Концентрация раствора затворения (с учетом влажности заполнителей) не должна превышать, %. для П 30 для НКМ, НК+М, ННК+М, ННХК, ННХК+М, ХН+ХК, ХК+ННК 25 для НН 20 s я <=t S 0* " I i я X = 1 § Н § Ы с* 8 < 1 X я и и * я S? 1* s"s к* X к в S" О |л Я Ьт lis етная ратур на, °С й ft. ? ю « + ^ - ^. m* Ч-> с о + СП ^ .о Tf -" 7 о со <* ^ ON VO + ^- ^m ^ 00 vO -" s ч 2 od + ot 2 ся i« о r- 5 + rt^ о od о !2 - 2 2 + ^ od • rf it- 2 ОЛ -- SM 1 ° 2 2 + ° о 1 , ' 7 N Щ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 95 Таблица 13 Область применения противоморозных добавок С Я Я *"?«. ? я + «я + я ь*я х + нк, нкм, нк+м, ннк+м *йз *Х + Тип конструкций и условия их эксплуатации - - ./> - * 1 11 Преднапряженные конструкции (кроме указанных в п 2), стыки сборно-монолитных и сборных конструкций 12 То же, армированные сталью А600, А800, Аг600, Ат800, АгЮ00 3 Железобетонные изделия и конструкции с ненапряженной рабочей арматурой + * i + 3.1 диаметром 5 мм и менее ¦ + ¦ диаметром более 5 мм ¦ + i ¦ 13 2 имеющие выпуск арматуры или закладные детали а) без специальной защиты стали ¦ б) с цинковым покрытием по стали в) с алюминиевым покрытием + + i * г) с комбинированным покрытием (щелочестойкими лакокрасочными или другими по металлизационному подслою), а также стыки без закладных деталей ¦ + + + 13 3. предназначенные для эксплуатации в средах а) в неагрессивных газовых '+ + i * б) в агрессивных газовых 96 Добовки в бетоны и строительные растворы Щ Окончание табл 13 Примечание «+» - допускается, «—» — не допускается к применению, «+*» — допускается в сочетании с добавкой замедлителя схватывания [ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 97 ческим переходом в область положительных температур, что характерно для осенне-весенних периодов, а также лей в зимнее время Они усиливаются с уменьшением относительной сти воздуха, при увеличении расхода цемента и противомо- розной добавки в бетоне Процесс кристаллизации солей происходит с ем объема, поэтому их накопление в отдельных зонах струкций может привести к дефектам и разрушению этих зон Опасными в этом отношении являются добавки, держащие поташ и нитрат кальция Вследствии активного участия ряда добавок в процессах гидратации цемента, тимальное их количество для той или иной отрицательной температуры, а также скорость твердения бетона на морозе в значительной мере зависят от минералогического и ственного состава цемента Большинство из применяемых добавок образуют двойные соли, которые являются потенциально опасными тами цементного камня при эксплуатации бетонов с такими добавками в некоторых агрессивных водных средах мер, хлориды натрия и кальция резко интенсифицируют процесс коррозии стали во влажных условиях при доступе кислорода воздуха В ряде случаев агрессивность хлористых солей в нии арматуры и технологического оборудования можно уменьшить путем применения комплексных добавок, чающих ингибиторы коррозии стали Например, при временном присутствии в растворе нитрит-ионов при ношении по массе между НН и ХК не менее 1 1 ионы хлора становятся практически не опасными в отношении ры Однако, в целях исключения возможности появления коррозионного процесса, область применения противомо- розных добавок существенно ограничивается в преднапря- женных конструкциях, где такие процессы могут вызвать 98 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ катастрофические последствия, связанные с разрывом или потерей преднапряженного состояния арматуры в бетоне Поташ и нитрат кальция являются нейтральными ками по отношению к арматуре Нитриты натрия и кальция являются ингибиторами коррозии арматуры, но могут вать коррозионное растрескивание термически упрочненной стали, поэтому их применение строго ограничивают в зобетонных изделиях и конструкциях с преднапряженной матурой 4.3. Механизм противоморозного действия 4 3 1 По механизму действия противоморозные добавки в бетоны, твердеющие при температуре ниже О "С, ляются на три группы К первой группе относятся антифризы — вещества, нижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона и являющиеся либо слабыми ускорителями, либо слабыми медлителями схватывания и твердения бетона, то есть тически не влияют на скорость структурообразования К этой группе относятся ХН, НН, М и другие Твердение бетона без последующего обогрева основано на том, что при введении в его состав вышеуказанных бавок при отрицательных температурах сохраняется жидкая фаза В этом случае минералы портландцемента способны гидратироваться, обеспечивая твердение бетона, но со ростью несколько меньшей, чем при положительной ратуре Понижение температуры замерзания воды лено тем, что при растворении добавок происходит их мическое взаимодействие с водой В результате образуются сольваты — более или менее прочные соединения частиц растворенного вещества с молекулами воды (например, ионов Na+ и NOj при растворении нитрита натрия) этому для превращения воды раствора в лед необходимо Щ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 99 затратить энергию не только на замедление движения кул воды, но и на разрушение сольватов Количество молекул воды, связываемых с каждой тицей растворенного вещества, т е состав сольватов, и сила этой связи зависят, главным образом, от ких свойств частиц, их размеров и сочетаний, а также от содержания частиц в единице объема воды (от ции раствора) При этом, однако, в нем постепенно шается содержание «свободных» молекул воды, способных к взаимодействию с минералами цемента Вследствие зования сольватов вода в растворах замерзает постепенно, по мере охлаждения Представленная на рис 1 диаграмма состояния системы «соль-вода» в зависимости от температуры показывает, что раствору с концентрацией At отвечает температура начала замерзания Тг При этом, в результате перехода части воды затворения в лед, концентрация раствора повышается, ответственно понижается температура замерзания раствора 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Концентрация, % Рис. 1. Диаграмма состояния «соль — вода» 100 Добавки в бетоны и строительные растворы [ (участок кривой ОАэ) Лишь в точке, отвечающей трации А3, в твердую фазу выпадут в виде криогидрата оставшиеся вода и соль (эвтектика) Поэтому нижний пературный предел применения добавки ограничен ратурой ее эвтектической точки Согласно диаграмме состояния системы «соль - вода — лед» изменение каким-либо образом равновесной рации раствора вызовет либо таяние, либо образование льда Практически все противоморозные добавки применяются в концентрации меньшей равновесной, поэтому при нии бетона ниже температуры замерзания водного раствора введенной добавки в нем начинается льдообразование, торое протекает совместно с формированием собственной структуры бетона Благодаря этому обстоятельству, а также тому, что в присутствии добавок лед имеет чешуйчатое ение, в бетоне не происходит заметных деструктивных цессов, отражающихся на его прочности [9] Одновременно с этим часть введенных солей переходит в твердую фазу в виде новообразований, понижая цию раствора, а некоторое количество воды - в щиеся кристаллогидраты, повышая ее Развитие этих тивоположных процессов приводит к непрерывному нению количества льда в бетоне вначале оно ся, а затем, когда процесс перехода добавки в твердую фазу стабилизируется и в жидкой фазе бетона установится весная для данной температуры концентрация добавки, уменьшается В образовании структуры бетона, твердеющего на зе, большую роль играют продукты реакции между ными электролитами, минералами портландцементного клинкера и гидроксидом кальция В результате го взаимодействия добавок с алюминийсодержащими ми цемента образуются двойные соли типа ГХАК, ГНиАК, ГНАК и другие, а взаимодействие электролитов с Са(ОНJ Щ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 101 приводит к образованию гидроксисолей разной основности (реакции взаимодействия приведены в п 2 2 4) Исследования показали, что структура бетона с проти- воморозными добавками, формирующими первичный турный каркас, характеризуется более высокими кими показателями, плотнее, менее водопроницаема и ладает большей морозостойкостью Коэффициенты газо- и водопроницаемости при давлении до 2 МПа на 2 3 порядка ниже, чем у бетонов без добавок [9] 4 3 2 Ко второй группе относятся добавки, обладающие слабыми антифризными свойствами, но являющиеся ными ускорителями твердения бетона - сульфаты железа, алюминия и некоторых других металлов На ранней стадии твердения бетонной смеси такие добавки обеспечивают здание достаточно плотной микрокапиллярной структуры ментного камня, что обусловлено протеканием обменных реакций с образованием труднорастворимых соединений В этом случае твердение бетона при отрицательной ратуре объясняется тем, что в микрокапиллярной структуре цементного камня вода не замерзает, обеспечивая тем мым процессы гидратации клинкерных минералов При этом, чем выше концентрация солевого раствора и чем меньше диаметр капилляров, тем при более низкой ратуре в них будет замерзать вода Кроме того, реакции взаимодействия добавок с продуктами гидратации вождаются сильным тепловыделением, что также тельно влияет на процессы твердения бетона Процессы льдообразования в бетоне с добавками дят одновременно со структурообразованием Причем здание микрокапиллярной структуры бетона на но раннем этапе его твердения вызывает дополнительное понижение температуры замерзания поровой жидкости в зультате понижения давления пара в порах с радиусом менее 10 м за счет кельвиновского эффекта Однако, вследствии 102 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ практически полного связывания этих добавок в створимые соединения, рассчитывать на них как на ки, понижающие температуру замерзания жидкой фазы в бетонах, нельзя 4 3 3 К третьей группе относятся такие добавки, рые сильно ускоряют схватывание бетонной смеси и ние бетона и обладают хорошими антифризными ми К ним относятся поташ, хлористый кальций, хлорное железо, ННХК, ННХК+М и другие Растворы таких вок имеют достаточно низкую эвтектическую температуру, например, поташ -36,5 °С, хлорид кальция -55 °С, нитрат кальция —28,2 °С, нитрит-нитрат кальция -29,6 "С Ускорение твердения бетона вызывается, главным зом, тем, что эти добавки повышают растворимость катных составляющих цемента и образуют с продуктами его гидратации двойные или основные соли При ствии добавок с алюминийсодержащими фазами цемента же образуются двойные соли типа ГХАК, ГНАК и другие Кристаллы образующихся солей имеют, как правило, ненную форму, благодаря чему они как бы «армируют» ментный камень Однако, за счет химического связывания добавок (кроме поташа), температура замерзания жидкой фазы бетона постепенно повышается в зависимости от рости образования перечисленных двойных и основных лей По мере охлаждения бетона выкристаллизовывается «пресный» лед, поэтому концентрация раствора возрастает, что приводит к понижению температуры его замерзания Этому же способствует уменьшение количества воды за счет гидратации цемента и образования кристаллогидратов 4.4. Выбор противоморозных добавок 4 4 1 Вид противоморозной добавки выбирается в симости от типа и условий эксплуатации конструкций, па строительства, метеорологических условий (температуры [ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 103 наружного воздуха и скорости ветра) и ческих показателей Количество выбранной противоморозной добавки для лучения требуемого снижения температуры замерзания воды устанавливается в зависимости от класса бетона или марки раствора, марки или активности цемента, подвижности тонной или растворной смеси, предельной крупности и нового состава заполнителя При этом, количество ки, вводимой с целью предотвращения замерзания воды затворения и воды, поглощаемой крупным заполнителем, назначается не от массы цемента, как величины при прочих равных условиях переменной, а от расхода воды затворения бетонной смеси [16] Для правильного дозирования и равномерного ления противоморозные добавки следует вводить в ную смесь в виде водного раствора рабочей концентрации, т е раствора, которым затворяется смесь без ного введения в нее воды Требуемая концентрация го раствора устанавливается при подборе состава бетона (пример подбора состава бетона с противоморозными бавками приведен в Приложении 3) Расход противоморозной добавки устанавливается по муле Д = В Дтп, кг/м3, где В — расход воды для затворения бетонной смеси, л/м3, Дтп ~ содержание сухого вещества (твердого продукта) противоморозной добавки в 1 л водного раствора ной концентрации в зависимости от требуемой туры замерзания воды, кг/л, (определяется по жению 8 [15]) Расход противоморозной добавки Д, определенный по вышеприведенной формуле, следует проверять и лять с нормативными допусками ее содержания в бетоне (С) в зависимости от расхода цемента 104 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ С =Д 100/Ц, %, где Ц — расход цемента на 1 м3 бетона, кг Если установленное количество С превышает предельно допустимое содержание добавки в бетоне, указанное в табл 12, то такую добавку можно применять только с ем ингибиторов коррозии стали При поставке противоморозной добавки в жидком виде (концентрированный раствор) раствор рабочей ции приготовляется смешиванием добавки с водой затворе- ния Если добавка доставляется в виде твердого продукта или в пастообразном состоянии, то раствор рабочей центрации может приготовляться путем растворения ки в заданном количестве воды, либо сначала готовится концентрированный раствор добавки, который затем бавляется водой При приготовлении раствора рабочей концентрации обходимое количество добавки для получения раствора буемой концентрации определяется по данным Руководства [15] в зависимости от содержания безводного продукта в 1 л раствора определенной плотности При выборе дозировок добавок следует учитывать ющие ограничения — при работе на холодных материалах в бетоны с водо- цементным отношением В/Ц < 0,5 необходимо чать меньшее из указанных в табл 12 пределов чество добавок, а в бетоны с В/Ц > 0,5 - большее; — в бетоны на портландцементах, содержащих С3А более 6 %, при работе на подогретых заполнителях следует вводить меньшее количество добавок П, ХК+ХН, НК+М, ННК+М, ННХК+М, а при содержании в портландцементах С3А меньше 6 % следует вводить меньшее количество НН и ХК+НН Назначение оптимального количества противоморозной добавки имеет важное значение, так как при недостаточном ее количестве может произойти преждевременное замерза- Щ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 105 ние бетона, а при избыточном - темп твердения бетона может замедлиться и неоправданно увеличивается стоимость бетона 4.5. Требования к материалам и подбор состава бетона с противоморозными добавками 4 5 1 Для приготовления бетонов с противоморозными добавками рекомендуется применять быстротвердеющие пор- тландцементы, бездобавочные портландцементы и портлан- дцементы с минеральными добавками марок М 400 и выше с содержанием в клинкере трехкальциевого алюмината не более 10 % Допускается применение быстротвердеющего шлакопортландцемента и шлакопортландцемента марок 400 и 500, как правило, в сочетании с электропрогревом гревом) бетона В случае предъявления к бетону требований по стойкости (F100 и выше), следует применять только ландцементы с содержанием С3А до 6 %, если в проекте нет специальных указаний по виду применяемого мента Условия применения других видов цементов (пуццолано- вые и сульфатостойкие портландцементы, сульфатостойкие шлакопортландцементы) определяются Руководством [15] 4 5 2 Вода, применяемая для приготовления рабочих створов противоморозных добавок и бетонной смеси, жна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732 Заполнители для тяжелых бетонов и бетонов на пористых заполнителях должны удовлетворять требованиям ствующих действующих стандартов Заполнители, предназначенные для приготовления нов с добавками солей натрия и калия (НН, ХК+НН, ХК+ХН, П), не должны содержать включений реакцион- 106 Добавки в бетоны и строительные растворы [ неспособного кремнезема (опал, халцедон, обсидиан, лит и др ), так как его присутствие может привести к витию щелочной коррозии бетона, которая особенно тенсивно развивается во влажной среде В результате имодействия плохо закристаллизованной кремнекислоты с едкими щелочами, образующимися в жидкой фазе бетона с перечисленными добавками, в бетоне появляются ние напряжения, превосходящие по величине прочность на растяжение заполнителя или цементного камня и щие появление микро- и макротрещин вплоть до ния конструкции При приготовлении бетонной смеси на холодных нителях в них не допускается включений льда, снега, зшихся комьев и наледи 4 5 3 Подбор состава бетона требуемого класса и вижности бетонной смеси может производиться любым вестным методом вначале без добавки, а затем с добавкой с определением подвижности бетонной смеси и ее емости Подвижность бетонной смеси с противоморозными бавками назначается такой же, как для обычного бетона, в зависимости от геометрических особенностей конструкции или стыка и средств уплотнения смеси Следует стремиться к уменьшению подвижности бетонной смеси, так как это способствует ускорению твердения бетона в начальные сроки При проектировании состава бетона с требованиями по морозостойкости (F150 и более) и водонепроницаемости (W4 и более), если смесь загустевает ранее, чем через 30 мин, независимо от продолжительности ее укладки, необходимо предусматривать введение в состав бетона добавки теля схватывания В бетоны с проектными требованиями по морозостойкости F200 и выше следует вводить воздухо- вовлекающие или микрогазообразующие добавки, вид и личество которых установлены Требованиями [15] При не- Щ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 107 обходимости введения в бетонную смесь воздухововлекаю- щих добавок следует учитывать специфическое влияние леченного воздуха на пластические свойства смеси — шение удобоформуемости под воздействием вибрации при практически незаметном влиянии на подвижность смеси Поэтому при использовании противоморозных добавок в сочетании с воздухововлекающими возможно снижение вижности смеси за счет уменьшения расхода воды, что пенсирует понижение прочности бетона, связанное с торым увеличением пористости бетона В ряде случаев в процессе эксплуатации бетонные и лезобетонные конструкции подвергаются различным ствиям внешней среды (попеременное нагревание и дение, увлажнение и высушивание, воздействие ных жидкостей и газов), которые могут быть причиной девременного разрушения бетона и конструкции вцелом этому использованию противоморозных добавок в бетоне жны предшествовать специальные испытания в соответствии с требованиями ГОСТ 30459 [6] В обязательном порядке следует проводить испытание на коррозионное воздействие противоморозных добавок на тон, а для бетонов с добавками, содержащими римые соли щелочных металлов в количестве более 0,3 % от массы цемента (в пересчете на Na20), следует определять высолообразование 4 5 4 Эффективность противоморозной добавки ляют по набору прочности бетона, твердеющего при цательной температуре Для определения требуемых показателей качества нов, твердеющих на морозе, изготавливают щие образцы в необходимом количестве и подвергают их испытанию по ГОСТ 30459 [6] Изменение прочности бетона AR после твердения при отрицательной температуре вычисляют по формуле 108 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ M=(R?/R?) Ю0,%, где Rf - прочность бетона основных составов после дения в морозильной камере в течение 28 сут и ния на воздухе, МПа; RJ* - прочность бетона контрольного состава после дения в нормальных условиях, МПа 4 5 5 При производстве работ в зимнее время мо соблюдать ряд обязательных условий, выполнение рых позволит получить изделия и конструкции ющими нормативам и требованиям по показателям ния и долговечности Технология приготовления бетонной смеси с противомо- розными добавками при применении подогретых телей не отличается от обычной с использованием раствора добавки рабочей концентрации вместо воды затворения При работе на холодных материалах вначале в бетоносмеситель ружаются заполнители и раствор добавки рабочей ции, а после их перемешивания в течение 1,5 2 мин — мент с последующим перемешиванием 4 5 мин В случае быстрого схватывания бетонной смеси и небольших объемов укладываемого бетона целесообразно применять раздельный способ приготовления предварительно приготовленная хая смесь цемента и заполнителей затворяется раствором добавки рабочей концентрации непосредственно на тельном объекте и перемешивается в течение 3 3,5 мин Температура приготовляемой бетонной смеси должна значаться строительной лабораторией, исходя из условий изводства, сроков загустевания смеси, теплопотерь при транспортировании, перегрузках и укладке, а также в симости от технико-экономических показателей Выбор способов и средств доставки бетонной смеси и предельная продолжительность ее транспортирования к сту укладки устанавливается с учетом обеспечения го качества смеси к началу бетонирования Если в процессе Щ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 109 транспортирования невозможно обеспечить сохраняемость смеси из-за ее расслаиваемости, то в состав бетона мендуется вводить воздухововлекающие добавки СНВ или СПД в количестве 0,005 0,025 % с корректировкой вижности смеси Предельная продолжительность транспортирования ной смеси на пористых заполнителях из-за быстрой потери подвижности не должна превышать 45 мин 4 5 6 Бетонирование массивных конструкций следует изводить гак, чтобы температура бетона в уложенном слое не снижалась ниже минимально допустимой, а на поверх- нос ги бетона к концу укладки была не ниже расчетной Выдерживание монолитных бетонных и железобетонных конструкций, не защищенных опалубкой, по окончании тонирования во избежание потери влаги или, наоборот, повышенного увлажнения за счет атмосферных осадков, дует производить с обязательным укрытием слоем ляционного материала Для этого используются новая пленка, прорезиненная ткань, рубероид и другие териалы Поверхности бетона, не защищенные опалубкой, необходимо укрывать слоем теплоизоляционного материала (опилки, шлак, войлок, песок, фунт, снег и другие), а при возможном понижении температуры бетона ниже четной конструкцию следует утеплять или обогревать до набора бетоном критической прочности (Критической считается прочность, по достижении которой бетон при последующем твердении может подвергаться замораживанию без ния показателей его назначения Например, для бетонов класса В 15, В 22,5 и В 30 критической является ность, равная соответственно 30, 25 и 20 % проектной) Распалубливание и загружение конструкций, а также тие гидро- и теплоизоляционных укрытий должно диться только после испытания контрольных образцов, тверждающих достижение бетоном требуемой прочности Эти требования обусловлены как возможными колебаниями тем- ПО Добавки в бетоны и строительные растворы | пературы в процессе выдерживания бетона, так и начным влиянием противоморозных добавок на рост ности бетона 4.6. Биоцидные добавки 4 6 1 Для предотвращения появления и развития рий, различных форм грибов и микроорганизмом в зданиях медицинских учреждений и пищевых комбинатов, новодческих комплексов железобетонные конструкции жны обладать биоцидными свойствами Микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности деляют органические кислоты, которые образуют с нентами силикатов и алюмосиликатов комплексные нения и легкорастворимые кальциевые соли Плесневые бы, накапливаясь на загрязненных поверхностях ных конструкций, также выделяют органические кислоты (лимонную, щавелевую), которые являются сильными ка- тионкомплексирующими агентами и могут образовывать с минералами легкорастворимые комплексные соединения В строительных конструкциях повышенной пористости и рофильное™ поселяются бактерии, способствующие лачиванию из цементного камня ионов кальция При этом снижается величина рН, что приводит к повышению ни карбонизации бетона и его разрушению Бактерии могут активно разрушать не только бетон, но и стальную ру, либо непосредственно влияя на сталь, либо образуя в аэробных условиях сначала азотистую, а затем - азотную кислоту [34] Для повышения стойкости против биохимической зии в состав бетона или раствора на стадии их ния вводят специальные добавки бактерицидные — от терий, фунгицидные - от грибов, альгицидные - от рослей [ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 111 В качестве химических средств защиты бетона могут меняться — неорганические соединения - окислы и соли бора, меди, хрома, цинка, мышьяка и другие; — органические соединения — фенолы и хлорфенолы, производные карбоновых, оксикарбоновых, карбамино- вых и тиокарбаминовых кислот и другие; — элементоорганические и комплексные соединения олова, меди, свинца, мышьяка, кремния, ртути и другие По агрегатному состоянию биоциды бывают твердыми (порошки), жидкими и газообразными (фумиганты, чие фунгициды и другие); по признакам растворимости - водорастворимыми, малорастворимыми и растворимыми в органических растворителях Ниже перечислены наиболее распространенные биоцидные добавки ¦ Катапин-бактерицид Продукт конденсации хлорме- тильных производных ароматических углеродов с ридином Дозировка в зависимости от гиенических требований и условий эксплуатации на составляет 0,5 2 % массы цемента ¦ Оловоорганический биоцид - ластонокс мая дозировка 0,1 0,3 % массы цемента ¦ Латексный биоцид АБП-40 Продукт эмульсионной со- полимеризации трибутилоловометакрилата с бутилак- рилатом, метилметакрилатом и акриловой кислотой Добавка обладает широким биоцидным спектром ствия ¦ Пентахлорфенолят натрия, катамин, катчпин Биоцидные добавки выбираются в зависимости от вида бетона или строительного раствора, видов микроорганизмов патогенного действия, которые могут поселиться внутри или на поверхности железобетонных конструкций Биоциды жны обладать высокой активностью, не оказывать тельного воздействия на окружающую среду и не ухудшать технологические и физико-механические свойства бетонов 112 Добавки в бетоны и строительные растворы [ 4.7. Полимерные добавки 4 7 1 Полимерные материалы в бетонах используются в виде добавок в бетонную или растворную смесь, в качестве дополнительного вяжущего компонента, для пропитки тонных и железобетонных изделий, для производства сухих строительных смесей, для дисперсного армирования мерными волокнами, в качестве микронаполнителя [3] Основной механизм действия полимерных добавок в ментных системах заключается в том, что они образуют на поверхности зерен цемента, заполнителя, а также пор и капилляров тонкую пленку, которая обладает хорошей зией и способствует «склеиванию» (повышает сцепление) полнителя с цементным камнем Благодаря этому, бетон становится более монолитным, повышаются его емость и морозостойкость, прочность на растяжение и изгиб Наиболее распространенными добавками полимеров в ментные бетоны и растворы являются водорастворимые лы, латексы и поливинилацетат Ранее уже упоминались полимерные ли водорастворимые эпоксидные смолы ДЭГ-1, ТЭГ-1 и полиаминная смола С-89, которые, полимеризуясь в лочной среде, повышают эластичность цементно-песчанои матрицы и улучшают деформативные свойства бетона Широкое применение в качестве полимерных ческих добавок для сухих строительных смесей на цементном вяжущем находят редиспергируемые сополимерные порошки торговой марки Мовилит (Mowilith Pulver — производитель Clariant GmbH, Германия) Порошки производят методом распылительной сушки водных синтетических дисперсий на базе сополимеров винилацетата, этилена, акрилатов и вер- сататов Они содержат антикоагулянты и средство против слеживания Порошки Мовилит хорошо диспергируются в воде Благодаря им, строительные растворы, клеевые и шпатлевочные композиции отличаются хорошей эластично- Щ Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 113 стью во время нанесения, повышенной адгезией к ным поверхностям, стойкостью к истиранию и высокой прочностью на изгиб Успешно применяются в композициях сухих ных смесей полимерные водоудерживающие добавки тители) — сложные эфиры целлюлозы ¦ Метилцеллюлоза водорастворимая МЦ Метиловый эфир целлюлозы Продукт в виде волокнистого риала белого цвета с желтоватым оттенком ется несколько марок МЦ-8, МЦ-16, МЦ-35, МЦ- 65, МЦ-100, МЦ-С, МЦ-В, МЦ-СБР, которые личаются вязкостью 1 %-го водного раствора ¦ Na-карбоксиметилцеллюлоза КМЦ Эфир целлюлозы и гликолевой кислоты Твердое волокнистое или рошкообразное вещество, обладающее слабой римостью в щелочном растворе В во*де набухает с сильным гелеобразованием ¦ Оксипропилметилцеллюлоза ОПМЦ Эфир пропилен- гликоля и метилцеллюлозы Волокнистый или кообразный продукт с желтым оттенком В мости от вязкости водного раствора делится на марки ¦ Этилоксиэтилцеллюлоза ЭОЦ Эфир этилена и этил- целлюлозы Хорошо растворима в холодной воде, ладает высокими адгезионными свойствами На строительном рынке представлены эфиры целлюлозы зарубежных производителей метилгидроксиэтилцеллюлоза МГЭЦ Тилоза (Tylose — производство Clariant GmbH, мания), метилгидроксипропилцеллюлоза МГПЦ Мецелоза (Mecellose - производство Samsung Fine Chemicals, Корея) Перечисленные водоудерживающие добавки, при их дении в незначительных количествах, позволяют но регулировать консистенцию и реологические свойства сей, устраняют расслоение и седиментацию, улучшают ящую способность, повышают стабильность к ным колебаниям 114 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ 4 7 2 Для повышения деформативных характеристик тонов и растворов эффективно дисперсное армирование лимерными волокнами Дисперсная арматура (фибра) пользуется во всех конструкциях, где необходимо ратить появление пластических усадочных трещин для лов промышленных помещений, складов, теплых полов, стяжек, гидротехнических сооружений, в дорожном тельстве, в торкретбетоне, пенобетонных блоках Фибро- волокно также эффективно в строительных растворах, монтных составах, штукатурках и сухих смесях В качестве дисперсной арматуры применяются щие полимерные волокна ¦ Фиброволокно РВ EUROFIBER Полипропиленовое волокно, предназначенное для использования в ментных системах Инертный материал, стойкий к кислотам, щелочам и солям Высокая способность к перемешиванию обеспечивает равномерное ление волокна в бетоне Длина волокна в сти от марки 6 20 мм Рекомендуемая дозировка 0,5 1,5 кг/м3 Производитель Р Baumhuter GmbH (Германия) ¦ Сем Фил (Cem-FIL Fibres) Стекловолокнистые ры для армирования бетона, цементных растворов, мелкозернистого бетона Производитель концерн Saint Gobin ¦ Фибрин Полипропиленовая фибра для армирования мелкозернистого бетона, цементных растворов изводитель концерн Saint Gobin ¦ Фиберфлекс (Fiberflex) Полипропиленовое волокно (белого или соломенного цвета), обработанное альными добавками для сцепления с цементными системами и повышения стойкости к химическим и атмосферным веществам Дозировка для обычных бетонов 1 кг/м3, для специальных бетонов (торкрет- Глава 4 Добавки, придающие бетону свойства 115 бетонов) 1,5 кг/м3 Производитель концерн Saint Gobin Волокна целлюлозы TECHNOCEL Армирующий понент для сухих строительных смесей в виде волокон длиной от 20 до 2500 мкм, диаметром около 25 мкм Нерастворимы в воде, кислотах и щелочах, органике Дозировка 0,1 2,0 % массы компонентов смеси Производитель фирма CFF (Германия) Кракстоп (Crackstop) Полипропиленовое волокно, работанное специальными добавками ПАВ для пергирования и сцепления с цементными системами Волокна фибры имеют длину от 3 до 19 мм, диаметр 18 мкм Высокая стойкость к кислотам и щелочам Минимальная дозировка 0,6 кг/м3 Производитель фирма Bang&Bonsomer концерна МАПЕИ (Италия) Кренит (Krenit) Полипропиленовое волокно, ботанное специальными добавками ПАВ для рования и сцепления с цементными системами локна фибры длиной 3 19 мм, диаметром 50 мкм, обладают высокой стойкостью к кислотам и щелочам Дозировка 0,9 кг/м3 Производитель фирма Bang&Bonsomer концерна МАПЕИ (Италия) Глава 5 МИНЕРАЛЬНЫЕ ДОБАВКИ 5.1. Виды и механизм действия минеральных добавок 5 1 1 Минеральные добавки, получаемые из го или техногенного сырья, представляют собой порошки и отличаются от химических модификаторов тем, что они не растворяются в воде, являясь тонкодисперсной щей твердой фазы бетона или раствора Тонкомолотые минеральные добавки, в зависимости от их состава, химической активности и преобладающего низма действия, подразделяются на следующие группы — неактивные - добавки-наполнители, играющие только микронаполняющую роль, — активные, обладающие самостоятельной или скрытой гидравлической активностью или пуццоланическим действием (добавки-наполнители или тели части цемента); — пластифицирующие - высокодисперсные минеральные вещества, способные при смешивании с водой зовывать коллоидный клей и физически связывать большое количество воды Неактивные (инертные) минеральные ли - это тонкомолотые или тонкодисперсные вещества тественного происхождения или отходы промышленности, состоящие из кристаллического кремнезема, глинозема и других веществ, не обладающих скрытой гидравлической тивностью Механизм действия таких добавок основан на увеличении удельной поверхности составляющих компонентов цемент- Щ Глава 5 Минеральные добавки 117 ного теста и, в связи с этим, объема прочно удерживаемой адсорбционной воды (при условии, что их дисперсность будет соизмерима с размерами зерен цемента) Это обусловливает получение необходи лото количества цементного теста, печивающего образование достаточной толщины обмазки на поверхности зерен заполнителя и, благодаря этому - чение заданной удобоукладываемости смеси К неактивным добавкам-наполнителям естественного исхождения относятся тонкодисперсные материалы и комолотые (до тонкости помола цемента) вещества ¦ глинистые грунты (тяжелая глина, суглинки, супесь) - горная обломочная порода, связанная глинистой кой, ¦ лёссы - богатые известью бурые и светло-желтые рыхлые отложения известково-песчаной глины, ¦ маршалит - естественная кварцевая пудра, шаяся в результате выветривания кварцсодержащих ных пород и состоящая, в основном, из мельчайших зерен кристаллического кварца, ¦ глинистые, песчаные, кремнистые и доломитизирован- ные известняки — осадочные горные породы, щие из обломков раковин и панцирей различных роорганизмов, из мелких кристаллических зерен сткового шпата (кальцита) и частично органита, ¦ пески — рыхлая смесь зерен крупностью 0 5 мм, разовавшихся в результате выветривания твердых ных пород и состоящих в основном из кого кварца, ¦ песчаники - осадочная горная порода, состоящая из сцементированных зерен кристаллического кварца; ¦ известняки-ракушечники — крупно-пористая осадочная горная порода, образовавшаяся из сцементированных известковых раковин Неактивные минеральные добавки-наполнители - отхо- 118 Добавки в бетоны и строительные растворы [ ¦ колошниковая пыль - пылевидные частицы держащей руды, улавливаемые скрубберами из дящих доменных газов и состоящие из оксидов Fe2Ov Si02, Al203, ш молотая горелая порода — тонкодисперсный ал, являющийся отходом угледобычи и состоящий в основном из оксидов Fe203, Si02, А12Оъ, СаО, MgO и других Минеральные добавки-наполнители, получаемые из шеперечисленных сырьевых материалов, должны ствовать следующим техническим требованиям — тонкость помола (дисперсность) - не менее 3500 см2/г удельной поверхности или не более 15 % по массе остатка на сите № 008; — добавки должны быть однородными и постоянными по вещественному составу и не содержать примеси, снижающие прочность бетона и его коррозионную кость, — содержание органических веществ не должно шать такого количества, при котором цвет раствора при колориметрической пробе получается не темнее цвета эталона (по ГОСТ 8735) В общем случае требуемое количество неактивных неральных добавок в смеси с клинкерным цементом ляется в зависимости от марки цемента из расчета, что замена добавкой 1 % массы цемента приводит к получению зитного (смешанного) вяжущего с активностью меньшей на 1 %, чем бездобавочного цемента Таким образом, технический эффект введения добавок- наполнителей связан с возможностью «разбавления» та до уровня, обеспечивающего получение оптимального отношения между активностью цемента и прочностью кой) бетона или раствора и, как следствие, экономии мента Щ Глава 5 Минеральные добавки 119 5 1 2 Активные минеральные добавки-наполнители — это вещества естественного происхождения или промышленные отходы, находящиеся в тонкодисперсном состоянии или мельченные до тонкости помола цемента и состоящие в новном из аморфного кремнезема (Si02 более 50 %), дающие гидравлической* активностью или пуццоланичес- ким** действием В качестве сырья для получения активных минеральных добавок-наполнителей используются горные породы ного и вулканического происхождения, а также некоторые виды промышленных отходов ¦ горные породы осадочного происхожденния - мит, трепел, трепеловидная опока, кремнеземистая опо- ковидная порода. Указанные разновидности диатоми- товой породы при одинаковом химическом составе личаются лишь своей дисперсностью; ¦ горные породы вулканического происхождения — канический пепел, вулканические туфы и пемзы, вит- роф, трасс, перлит необожженный Все указанные породы, за исключением вулканического пепла, ют камневидную структуру, поэтому требуют помола до оптимальной дисперсности, ¦ промышленные отходы — золы и шлаки ТЭС (зола- уноса, золо-шлаки), зола горючих сланцев, ванные доменные шлаки, отвальные доменные шлаки, фосфорные шлаки - отходы электротермического изводства фосфора, содержащие в своем составе СаО и Si02 в сумме до 95 %, нефелиновый шлам - отход ноземного производства, содержащий до 80 % ла белита, частично гидратированного, ситроф, крас- Гидравлическая активность - способность добавки связывать СаО или известь, выделяющуюся при твердении цемента, с ванием труднорастворимых новообразований Пуццоланическая активность - способность добавки связывать известь в низкоосновные гидросиликаты кальция 120 Добавки в бетоны и строительные растворы [ ный бокситовый шлам - отходы алюминиевого водства, микрокремнезем (ультрадисперсные отходы росплавного производства - пыль газоочистки водства ферросилиция, кристаллического кремния, си- ликомарганца, ферросиликохрома) 5 1 3 Механизм действия гидравлически активных вок в основном обусловлен их химическим взаимодействием с известью, образующейся в результате гидролиза C3S при гидратации цемента При этом, в основном, образуются низкоосновные гидросиликаты кальция типа C-S-H(B), роалюминаты- и гидроферриты кальция, которые вая гелевую составляющую цементного камня, улучшают прочностные и деформативные свойства бетона Пуццоланический эффект действия тонкодисперсных бавок в бетонах проявляется в химическом взаимодействии активного кремнезема с известью по схеме Si02 + Са(ОНJ + п(НгО) -> (В) СаО Si02 НгО Наряду с этим, поскольку дисперсность частиц добавки соизмерима с размерами зерен цемента, наблюдается тифицирующий эффект, проявление которого повышается с увеличением (до оптимального) количества вводимой бавки Образование гидросиликатов кальция обеспечивает повышение плотности и прочности цементного камня и, соответственно, бетона и раствора за счет вовлечения тивной части добавки в формирующуюся структуру ного камня Вместе с этим, уменьшение свободной гидроокиси ция в структуре цементного камня способствует повышению коррозионной стойкости бетона к коррозии 1-го вида - щелачиванию и коррозии II-го вида - химической зии, так как исключает образование легкорастворимых гид- роксидов магния, натрия и других Таким образом, введение химически активных ных добавок-наполнителей способствует не только сокраще- I Глава 5 Минеральные добавки 121 нию расхода цемента, но и повышению коррозионной кости бетона, что свидетельствует о технической и мической эффективности использования добавок в бетонах и растворах 5 1 4 Активные минеральные добавки-заменители части цемента — это тонкомолотые минеральные вещества, ящие из низкоосновных силикатов, алюминатов и ферритов кальция, аморфного кремнезема и других веществ, которые обладают достаточно заметной (самостоятельной) ческой и пуццоланической активностью, особенно при дении бетона в автоклавах или пропарочных камерах Механизм действия таких добавок обусловлен процессами гидратационного твердения, как заменителя части та, и к тому же, учитывая, что зерновой состав добавок близок к дисперсности цемента, пластифицирующим фектом Таким образом, целью применения таких добавок является придание бетонной и растворной смеси требуемой подвижности и замена ими части клинкерного цемента, не приводящая к снижению прочности бетона или раствора К добавкам-заменителям части клинкерного цемента но отнести тонкоизмельченные кремнеземистую опоковид- ную породу, доменные гранулированные шлаки, доменную муку, золу-уноса и гранулированные шлаки ТЭС Технические требования, которым должны удовлетворять такие добавки, аналогичны сырьевым материалам, из рых производятся активные минеральные добавки [22] — высокая дисперсность — удельная поверхность — 2000 5000 см2/г, размер зерен - менее 0,1 мм, — аморфная, стеклообразная и частично ная структура; — обеспечение получения устойчивых в процессе атации новообразований 5 1 5 Минеральные добавки для бетонов и растворов таются активными, если они обеспечивают конец схватыва- 122 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ ния теста, приготовленного на основе добавки и извести- пушонки, не позднее 7 суток после затворения водой и достойкость образцов из этого же теста не позднее 3-х суток после конца его схватывания Кроме того, в добавках чаемых из кремнеземистых пород, введены ограничения по содержанию ангидрида серной кислоты (S03 должно быть не более 3 % по массе), а в кремнеземистой опоковидной породе должно быть Si02 не менее 75 %, А1203 не менее 5 %, SO} не более 0,3 %, выгорающих частиц не более 7 % и мого глинозема не более 2 % по массе Химический состав доменных отвальных и ных шлаков, а также доменной муки должны вать ГОСТ 3476 [17] К добавкам, полученным из золы ТЭС, предъявляются требования по содержанию сульфатов, выгорающих частиц несгоревшего угля, которые регламентируются ными документами [18] Принципиальное отличие активных добавок от ных состоит в том, что для снижения активности цемента до требуемого значения их можно вводить в значительно большем количестве 5 1 6 Минеральные пластифицирующие добавки — это сокодисперсные минеральные вещества, которые вводят в бетонные и растворные смеси низкомарочных бетонов и створов с целью обеспечения требуемой удобоукладываемо- сти и водоудерживающей способности смеси при ном расходе клинкерного материала Механизм действия таких добавок — высокий цирующий эффект — обусловлен их высокой тью, благодаря чему при смешивании с водой они образуют коллоидный клей и физически связывают большое ство воды К минеральным пластифицирующим добавкам ного происхождения относятся Щ Глава 5 Минеральные добавки 123 ¦ умеренно-пластичные и бентонитовые глины, вое тесто, способные образовывать при затворении водой тонкодисперсное тесто; ¦ тонкомолотые кремнеземистые горные породы, рые при смешивании с водой способны образовывать тонкодисперсное тесто Минеральными пластификаторами — отходами ленности - являются следующие продукты ¦ минеральные остатки дистиллерной жидкости ДЖ - отходы содового производства, представляющие бой сметанообразную тонкодисперсную массу, щую из мела, гидроксида кальция, хлористого ция, сернокислого кальция, углекислого магния, хлористого натрия, окиси кремния и других веществ; ¦ шламы химводоочистки ТЭЦ - смеси частиц но-молекулярного и ионного размера, образованные в результате выпадения осадка из раствора Качество минеральных пластифицирующих добавок ламентируется специальными техническими условиями и сударственными стандартами по тонкости помола добавок, дисперсности и подвижности теста (для тестообразных вок) Жирность глин обыкновенных приближенно ется по плотности глиняного теста (табл 14) Таблица 14 Определение жирности глин обыкновенных Плотность ного теста, кг/м3 1300 1400 1400 1500 1500 1550 Содержание песка, % массы до 5 5 15 15 30 Жирность жирная нормальная (средней жирности) тощая (или суглинок) 124 Добавки в бетоны и строительные растворы [ Глина бентонитовая (монтмориллонитовая) должна держать по массе Si02 - 58 63 % и СаО - 1,5 5,8 %, ее набухаемость должна находиться в пределах 8 14, а нитовое число - 22 25 Качество извести (сортность) допускается определять по средней плотности известкового теста (табл 15) Таблица 15 Определение сортности извести Средняя плотность теста, кг/м3 1300 1350 1400 1450 1500 Сорт извести кальциевой I II III Отход Отход магнезиальной I I II III Отход Минеральные остатки дистеллерной жидкости должны иметь дисперсность не ниже дисперсности известкового ста и быть свободными от примесей, вредно влияющих на цемент (S03 — не более 3 % по массе), и органических ществ — не выше количества, при котором цвет раствора при колориметрической пробе получается не темнее цвета эталона 5.2. Промышленные отходы - сырье для строительных материалов 5 2 1 В двадцатом столетии бурное развитие ленности, перерабатывающей минеральное сырье, привело к накоплению тысяч тонн отходов, в составе которых жатся силикаты и алюмосиликаты кальция, магния, калия и натрия Промышленность строительных материалов — главный потребитель техногенного сырья, является шающим звеном комплексного использования природных богатств и может решать многие экологические проблемы [ Глава 5 Минеральные добавки 125 В технологии бетона особый интерес вызывают те ные продукты, которые являются химически активными териалами и участвуют в процессах формирования структуры По классификации Боженова П И [22] техногенное рье по агрегатному состоянию в момент его выделения из основного технологического процесса разделяется на три класса 1. Продукты, не утратившие природных свойств ные остатки при добыче горных пород, остатки после гащения породы на полезное ископаемое) 2. Искусственные продукты, полученные в результате боких физико-химических процессов, образовавшиеся — при обработке ниже Тспек, — при условии полного или частичного расплавления ходного сырья, — при осаждении из расплава при Т < 200 °С 3. Продукты, образовавшиеся в результате длительного хранения отходов в отвалах (жидкие растворы, эмульсии, грязи, твердые щебень, пески, порошки) Минеральным сырьем 1 класса являются попутные дукты промышленности нерудных строительных материалов и горно-обогатительных комбинатов (ГОК) «Хвосты» гащения ГОКов, содержащие в основном кварц, полевые шпаты, карбонаты кальция и магния, могут использоваться в качестве заполнителей для производства бетонных и створных смесей, если по размеру зерен удовлетворяют бованиям действующих стандартов Техногенным сырьем 2 класса являются металлургические шлаки, золы и шлаки, образовашиеся при сжигании дого топлива на ТЭС, шламы глиноземной и химической промышленности, пыль газоочистки производства силиция и другие Эти продукты, во многом различаясь по химическому и минералогическому составу, могут зоваться и в качестве вяжущего материала и как ные добавки в бетонах и растворах 126 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Продукты 3 класса пока не находят широкого ния в производстве строительных материалов из-за разия процессов, происходящих в отвалах Наиболее робно изучены горелые породы угледобывающей ленности, которые могут применяться как неактивные неральные компоненты бетонных и растворных смесей За критерий химической активности техногенного сырья можно принять коэффициент основности силикатов К^ Бо- женова П И [22] _ @00 + 0,93^0 + 0,6^0)-@,55/^0,+0,35/^0, +0,750, + U7C02 + 1,33/>;05) 0,93(SiO2 + 0,62770, - 0,83FeO) Числитель приведенной формулы показывает, сколько процентов СаО остается для образования силикатов ция, а знаменатель - сколько СаО необходимо для вания моносиликатов кальция Если К = 1, образуется CS, при Кдсн =1,5, следует ожидать образования CS и C2S, при Косн = 2, образуется C2S По химической характеристике (А^) минеральные риалы разделяется на 5 групп — от 1,6 до + оо — ультраосновные (обладают свойствами вяжущих); — от 1,2 до 1,6 — основные (гидравлически активные бавки); — от 0,8 до 1,2 — средние (сырье для материалов клавного твердения); — от 0,0 до 0,8 — кислые (сырье для керамических риалов, стекла, минеральной ваты); — от 0,0 до - °° - ультракислые (сырье для керамики, стекла и др) В табл 16 приведены химический состав и ент основности наиболее распространенных промышленных отходов, используемых в бетонах и растворах в качестве тивных минеральных добавок Таблица 16 Химический состав активных минеральных добавок Добавка Шлак ческий белый Шлак мартеновский (Ижорский комбинат) Шлак ский черный Шлак электротермо- фосфорный Шлак доменный (Липецкий комбинат) Шлак никелевого производства «Южуралникель» Зола-уноса (Сызрань - горючие сланцы) Шлак ваграночный (Нижегородский комбинат) Микрокремнезем (Стахановского завода Зола-уноса (Новочеркасск ГРЭС Si02 19,5 17,7 9,5 41,0 38,64 43,05 38,1 47,27 95,58 50,4 А1203 4,0 4,02 3,0 2,3 8,81 9,05 10,6 9,4 0,9 20,2 Fe,0, FeO - 1,0 2,2 9,64 7,0 20,5 0,25 _ 0,19 0,69 1,12 14,58 7,6 - 12,7 8,1 0,51 - 9,3 - CaO СаОс. 60,0 - 46,2 _ 37,5 - 44,2 _ 41,93 _ 23,24 - 27,6 - 17,0 - 0,8 _ 6,7 До 2 MgO 10,5 9,64 9,0 3,52 7,24 8,0 2,5 0,67 0,1 1,2 SO, - 1,68 - 0,63 0,14 0,64 7,5 0,59 0,44 1,25 Na20 K20 - - - _ - - 0,84 - - _ _ - 2,1 2,2 - - 0,33 0,35 3,5 3,7 MnO 1,5 7,7 8,0 - 1,06 - - 3,8 - " Р205 - 0,61 - 3,2 - - - " - " Сг?0, F - - 0,31 - 1,2 - - 3,1 - - - - - - - - - - _ - Ппп 3,5 0,3 4,3 0,96 1,3 0,32 1,8 0,47 1,15 3,7 квсн 3,0 2,68 2,25 1,22 1,2 0,69 0,53 0,33 0,003 -0,07 128 Добавки в бетоны и строительные растворы Д 5 2 2 Эффективным сырьем для производства активных минеральных тонкодисперсных добавок в бетоны и растворы являются зола-уноса ТЭС, обладающая удельной стью порядка Syd = 3000 3500 см2/г и микрокремнезем, имеющий S д = 20 000 22 000 см2Д Эти отходы не буют специальной подготовки при их введении в бетонную или растворную смесь При этом, однако, следует вать, что при использовании зол и шлаков их свойства в значительной степени зависят от химического состава и свойств исходного сырья и могут колебаться в широких пределах К добавкам пуццоланического действия относятся радисперсные отходы ферросплавного производства, жащие более 90 % аморфного кремнезема и состоящие из тонкодисперсных сферических стекловидных частиц ной предпосылкой использования таких добавок в водстве вяжущих и бетонов является их способность в смеси с известью за первые 5 7ч нормального твердения вать до 7 % СаО в низкоосновные гидросиликаты кальция при соотношении между известью и добавкой 1 1 по массе Имеются данные, что 1 кг микросилики может заменить 3 4 кг цемента в бетоне при обеспечении той же прочности в 7 и 28-суточном возрасте [21, 39] Важное отличие бавки состоит в том, что эффект пуццолановой реакции проявляется на ранних стадиях твердения более но, чем при использовании золы-уноса Использование в бетонах и растворах отходов ного производства и других подобных минеральных веществ является перспективным направлением в технологии на, так как, являясь вторичным цементирующим лом, они в значительной мере способствуют повышению технической и экономической эффективности бетона [29 30, 39, 40] В процессе выплавки чугуна в доменных печах ся большое количество шлаков, которые целесообразно ис- I Глава 5 Ми неральные добавки 129 пользовать в качестве добавок в бетонах и растворах Для производства активных дисперсных добавок целесообразно отбирать расплавы доменных шлаков, образующихся при горячем или нормальном «ходе» (тепловом режиме) ной печи Для получения добавок наиболее подходят быс- троохлажденные гранулированные расплавы, поэтому в честве добавок лучше использовать остеклованные шлаки Некоторые шлаковые расплавы в результате силикатного распада превращаются в тонкодисперсный порошок ную муку», которая почти полностью состоит из чески активного белита и может применяться как активная минеральная добавка без дополнительного помола, что номически весьма целесообразно Большим резервом производства строительных материалов является вторичное сырье цветной металлургии В ниевой промышленности основной техногенный продукт — шламовые отходы, количество которых в отвалах ся десятками миллионов тонн При переработке бокситов на глинозем образуется красный бокситовый шлам, теризующийся рядом ценных свойств высокой степенью персности, постоянным химическим составом и водотвер- дым отношением, значительным содержанием полуторных оксидов [23] 5 2 3 Для определения оптимального количества мине ральных добавок необходимо проводить экспериментальные исследования с целью установить зависимость изменения прочности бетона от количества добавки Rb =/(МД) Для этого изготавливаются образцы из смеси цемента и ного количества добавки, которые после 7-и и 28-суточного твердения при нормальных условиях или сразу после пропа- ривания испытываются на прочность Исследованиями установлено, что характер изменения прочности бетона с минеральными добавками связан со собностью добавок работать как микронаполнители [19, 20] При малых дозировках добавки ее частицы, равномерно рас- 5 Л Касторных 130 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ пределяясь в тесте, играют роль включений, снижающих однородность и прочность цементного камня При мальном содержании добавки в системе «цемент + ральная добавка» прочность бетона повышается, достигая максимума В этом случае частицы минеральной добавки играют роль элементов структуры цементного камня нейшее увеличение дисперсного материала приводит к бавлению цемента добавкой и нарушению непосредственных контактов между частицами цемента, что ведет к снижению прочности Следует различать экономически оптимальное количество минеральной добавки, найденное из условия минимизации расхода цемента или стоимости бетона, и мальное, обусловленное физическим состоянием системы или структуры, связанное с перераспределением частиц в цементном тесте Предпочтение следует отдавать но-оптимальному количеству добавки, потому что бетонам с такой организацией структуры соответствует максимальное значение прочности - отклик системы «Ц+МД» на зацию дисперсионной среды (цементного теста) в бетоне 5.3. Оценка эффективности минеральных добавок в бетоне 5 3 1 Использование вторичного минерального сырья в технологии бетона целесообразно не только с точки зрения возможности существенного сокращения расхода цемента в бетонах и растворах, повышения их долговечности, но и с целью улучшения экологической ситуации в промышленных районах страны Эффективность использования минеральных добавок и возможность замены ими части клинкерных цементов ваны на их пластифицирующем и уплотняющем действии Решающим фактором получения многокомпонентных сие- Щ Глава 5 Минеральные добавки 131 тем на основе клинкерного цемента является равномерное распределение частиц клинкера и тонкомолотого материала, так как такие системы представляют собой ки устойчивые пространственные структуры, состоящие из структурообразующих и рядовых частиц При смешении цемента с тонкодисперсным материалом, имеющим мальные параметры (дисперсность, количество), дит самоупорядочение гранулометрического состава го, что позволяет получать однородное, пластичное тесто с плотной упаковкой частиц Многие исследователи ют, что бетоны высокой прочности, долговечности и с высокими эксплуатационными свойствами не могут быть получены без использования вторичных цементирующих материалов [21] 5 3 2 Возросший в последние годы интерес к дисперсным промышленным отходам, вызванный не ко проблемой их утилизации, но и способностью этих ществ принимать участие в структурообразовательных цессах, требует оценки их влияния на физико-механические характеристики бетонов и растворов Принято считать, что эффект наполнения проявляется в повышении прочности бетона при сохранении расхода клинкерного цемента либо, наоборот, в экономии цемента в равнопрочных бетонах В НИИЖБе выработан методический подход к оценке качества дисперсных минеральных добавок [24] В качестве основного критерия эффективности минеральной добавки (Эд) принят условный показатель, численно равный мии цемента в бетоне эталонного состава Эд = B,5 - l,5i?,//?2) 100, % где /?, - прочность бетона эталонного состава, R2 - прочность бетона с минеральной добавкой При проектировании состава бетона этот критерий играет важную роль, так как, аккумулируя в себе такие характери- 132 Добавки в бетоны и строительные растворы [ стики, как водопотребность и химическую активность, ляется показателем качества минеральной добавки По критерию эффективности Эд все минеральные ки разделены на эффективные высокой и средней степени активности и неэффективные За нижнюю границу тивности принято значение Эд = 10 % Для применения в НИР и инженерной практике для тонов и растворов с золой-уноса рекомендован критерий фективности Кдд [18], отражающий экономию цемента где Rb — прочность бетона с добавкой золы-уноса, Ц — расход цемента в бетоне с добавкой золы Исследователи НИИЖБа предлагают отражать ность наполнения цемента коэффициентом Кэ [25], рый показывает как изменение прочности бетона, так и жение расхода цемента при введении микрокремнезема и суперпластификатора С-3 К= RiA-ЦЦ, + 32(С,. - ф] ЮО), где Л; - прочность бетона с добавкой в процентах от ности бетона без добавки; Ц1 - расход цемента в бетоне с добавкой в процентах от расхода цемента в бетоне без добавки, С;, Ск - дозировка суперпластификатора С-3 в процентах соответственно в бетоне с добавкой и без нее Глава 6 КОМПЛЕКСНЫЕ ДОБАВКИ 6.1. Виды и назначение комплексных добавок 6 1 1 Опыт применения добавок в бетон показывает, что во многих практически важных случаях наиболее пективными являются комплексные добавки Основные имущества многокомпонентных добавок в общем случае ражаются в том, что монодобавки часто наряду с тельным оказывают и отрицательное влияние на свойства бетонов и растворов, что снижает их эффективность пример, применение средне- и слабопластифицируюицих добавок позволяет значительно повысить подвижность тонных и растворных смесей, однако, в то же время, они могут вызвать недопустимое снижение прочности бетона или раствора С помощью различных монодобавок можно ственно понизить температуру замерзания воды в бетонных смесях, но отдельные из них ускоряют схватывание тного теста и вызывают коррозию стали Поэтому для вышения эффективности применения однокомпонентных добавок различного назначения требуется введение в состав бетона таких комплексов, которые могли бы локализовать отрицательное действие монодобавок или усилить желаемый эффект, а при необходимости придать бетону или раствору новые свойства Преимущества комплексных добавок перед однокомпо- нентными достаточно велики еще и потому, что в шее время они должны почти полностью вытеснить бавки из сферы строительного производства 134 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ 6 1 2 Комплексные добавки в зависимости от гического эффекта и влияния на важнейшие свойства вердевшего бетона и раствора условно разделены на пять групп [3] — I - смеси ПАВ, — II - смеси ПАВ и электролитов, — III - смеси электролитов, — TV - комплексные добавки на основе каторов; — У — многокомпонентные добавки полифункционального действия Комплексные добавки I группы сочетают вещества рофильной и гидрофобной природы Как было отмечено ранее, ПАВ показывают разную степень эффективности при использовании различных по минералогическому составу ментов Например, добавки ЛСТ, УПБ более эффективны в бетонах на средне- и высокоалюминатном цементе, а бавки гидрофобного действия (ГКЖ-10, ГКЖ-11, СНВ, КТП и другие) - при использовании цементов с ным содержанием силикатной фазы Комплексные гидрофильно-гидрофобные ющие добавки становятся более универсальными по шению к цементам разного минералогического состава и его расхода в бетоне Одновременно с высоким ющим действием комплексные добавки I группы изменяют в нужном направлении структуру и свойства бетона воначальная подвижность смесей с комплексными добавками сохраняется в течение 2 3 ч, что имеет важное значение при транспортировании смесей на большие расстояния и при тонировании в условиях сухого жаркого климата; повышается коррозионная стойкость бетона, увеличивается его стойкость на 2 3 марки и водонепроницаемость на 1 2 ки Однако следует отметить, что добавки I группы ляют процессы схватывания и твердения бетона, поэтому в технологию бетона необходимо вносить коррективы Осо- Щ Глава 6 Комплексные добавки 135 бенности технологии производства бетона с добавками ложены в 7 главе Рекомендуемая дозировка и сочетания комплексных вок I группы представлены в табл 17 Таблица 17 Рекомендуемая дозировка комплексных добавок I группы Назначение Пластифицирующие и воздухововлекаю- Пластифицирующие и газообразующие Пластифицирующе- гидро- фобизирующие и газообразующие Пластиф ицирующе- гидро- фобизирующие и воздухововлекаю- щие Условное обозначение комплексов лет + (снв, ктп, с, оп) ВРП-1 +С (ЩСПК, ЩСПК-М2, СПД-м) + (СНВ, КТП, С, ОП) чещ + ктп лет + (чещ, щепк, ЩСПК-М2, СПД-м) ЛСТ + A36-41, 136-157М.ПГЭН) (ГКЖ-10, ГКЖ-11, АМСР) +(ПГЭН, 136-41, 136-157М) (ГКЖ-10,ГКЖ-11,АМСР) + СНВ Количество вок в составе комплексных в расчете на сухое % массы цемента 0,1 0,25 + 0,002 0,01 0,005 0,02 + 0,005 0,02 0,1 0,3 + 0,002 0,01 0,1 0,25 + 0,005 0,01 0,1 0,3 + 0,05 0,1 0,1 0,3 + 0,05 0,1 0,1 0,2 + 0,05 0,1 0,1 0,2 + 0,005 0,02 6 1 3 Перспективно применение комплексных добавок II группы, состоящих из пластифицирующих веществ и бавок-электролитов, ускоряющих схватывание и твердение бетона 136 Добавки в бетоны и строительные растворы [ Это позволяет одновременно экономить цемент и чить оборачиваемость форм и всего технологического дования независимо от технологии производства мер, при использовании комплексной добавки ЛСТ + СН или ЛСТ + ННХК появляется возможность применения сированных режимов тепловлажностной обработки Кроме того, при сохранении подвижности бетонной смеси гается сокращение на 10 15 % расхода воды, что вает повышение прочности бетона на 10 25 %, а также увеличивает морозостойкость и водонепроницаемость бетона на 1 1,5 марки При условии получения равнопрочных бетонов возможно сократить расход цемента на 8 15 % Комплексные трехкомпонентные добавки позволяют шать более сложные технологические задачи В частности, при использовании средне- и слабопластифицирующих бавок в сочетании с воздухововлекающими (или ющими), которые замедляют процессы схватывания и дения, а также несколько снижают прочность бетона, дится дополнительный компонент - добавка-электролит - ускоритель твердения, нейтрализующая негативное влияние первых двух добавок Возможные сочетания комплексных добавок II группы и их дозировка представлены в табл 18 6 14В комплексных добавках III группы сочетание тролитов позволяет исключить негативное влияние рых монодобавок и добиться максимального эффекта В случаях, когда требуется получить сверхбыстрое тывание смеси без заметного снижения последующих свойств бетона, используют смесь добавок алюмината натрия и таша Особый эффект при этом проявляется в ном влиянии комплексной добавки на самую раннюю дию структурообразования бетонной смеси Это позволяет сократить сроки схватывания до 10 20 с независимо от нералогического состава цемента, а при подогреве воды до [ Глава 6 Комплексные добавки 137 Таблица 18 Дозировка и сочетания комплексных добавок II группы Назначение Пластифицирующие и ускорители дения Пластифицирующие, воздухововлекаю- щие и ускорители Гидрофобизирую- щие и ускорители Пластифицирующие, газообразующие и ускорители дения Воздухововлекаю- щие и ускорители твердения Газообразующие и ускорители дения Воздухововлекаю- щие и ингибиторы коррозии стали Пластифицирующие воздухововлекаю- щие и ингибиторы коррозии стали Замедлители схва- рующие Условное обозначение комплексов ЛСТ + (СН,НН,,ХК, НК, ННХК) лет + (нчк, кчнр) + сн чещ + хк УПБ + СН (ЩСПК, ЩСПК-2М, СПД-м) + (НК, СН, ТНФ) (НЧК, КЧНР) + СН лет + енв + (сн, нк) (ГКЖ-10, ГКЖ-11, АМСР) + HK ЛСТ + (ПГЭН, 136-41, 136-157М) + СН СНВ + (СН, НК, ННХК) (ПГЭН, 136-41, 136-157М) + НК СНВ + (НН, ННК) лет + енв + ннк ЛСТ + (СА,ХЖ,НЖ,СЖ,НК) Количество вок в составе в расчете на сухое вещество, % массы цемента 0,1 0,3 + 0,3 1,5 0,1 0,2 + 0,1 0,2 + 0,5 1,5 0,1 0,25 + 0,05 0,2 0,1 0,3 + 0,5 1,5 0,1 0,35 + 0,05 0,2 0,1 0,15 + 0,5 1,5 0,1 0,2 + 0,005 0,03 + 05 1,5 0,1 0,2 + 0,5 1 5 0,1 0,15 + 0,05 0,1 + 0,5 1,5 0,005 0,02 + 0,5 1,5 0,05 0,1 + 0,5 1,5 0,005 0,02 + 0,5 1,5 0,1 0,15 + 0,01 0,03 + 0,5 1,5 0,15 0,25 + 0,5 2 138 Добавки в бетоны и строительные растворы [ +40 °С обеспечить практически мгновенное схватывание бетонной смеси, что имеет весьма важное значение для набрызг-бетона (торкрет-бетона) Такой эффект объясняется тем, что в результате ных реакций АН и поташа с гидроксидом кальция ся едкий натр и едкое кали, которые остаются в поровой жидкости и обеспечивают сохранение жидкой фазы в бетоне и, таким образом, гидратационные процессы смогут кать как в сухую жаркую погоду, так и при отрицательной температуре При этом также отмечается и малая тельность твердеющего бетона к внешним гифометрическим условиям, что объясняется повышенной дисперсностью вообразований и непроницаемостью цементного камня Эти эффекты используются при проведении бетонных работ в летнее время в районах с сухим и жарким климатом и при укладке «холодного» бетона Комплексные добавки III фуппы в основном ются для бетонирования на полигонах и строительных щадках в холодное время года при отрицательных темпера- Таблица 19 Дозировка комплексных добавок III группы Назначение Ингибиторы зии стали вания Ускорители ния и ингибиторы коррозии стали Условное обозначение комплексов НН + (ТБН, БХН, БХК) ХК + (НН,, ХН, ННК) ХК + (НН, ННК) Количество вок в составе в расчете на сухое вещество, % массы цемента 1,8 2 + 0,2 0,5 0,5 3 + 0,5 3 0,5 3 + 0,5 3 Примечание Из компонентов, указанных в скобках, няется только один Щ Глава 6 Комплексные добавки 139 турах Дозировка многокомпонентных противоморозных добавок приведена в 4-й главе (табл 12) Возможные сочетания и оптимальные дозировки лексов добавок ускорителей схватывания бетона, ров коррозии стали представлены в табл 19 6 1 5 Наиболее эффективны и целесообразны в логии бетона комплексные добавки IV группы — торы на основе суперпластификаторов Экономическая эффективность применения добавок во многом определяется их стоимостью и величиной ной дозировки Например, суперпластификаторы ственных и зарубежных производителей, стоимость которых колеблется в пределах 25000 35000 руб /т (в ценах 2005 года), будут эффективны только в особых случаях ми установлено, что эффективность суперпластификатора С-3 может быть повышена за счет замены части его на шевый лигносульфонат [26] В частности, для го бетона возможна замена от 30 до 70 % тора на ЛСТ без снижения показателей качества бетона Эффект от пластифицирующего действия можно усилить, добавив к вышеуказанным добавкам кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 или ГКЖ-11, способные к воздуховов- лечению В результате, можно добиться высоких лей качества бетона при оптимальных затратах Комплексы, включающие суперпластификатор и тель твердения, позволяют сократить длительность тепловой обработки бетона на 20 40 %, а в некоторых случаях и отказаться от нее В состав комплексов, предназначенных для железобетонных конструкций высокой морозостойкости и водонепроницаемости, включают воздухововлекающие и гидрофобизирующие компоненты Для высокоподвижных и литых бетонных смесей целесообразно к тору добавлять водоудерживающие, стабилизирующие поненты, а также замедлители схватывания При произ- 140 Добовки в бетоны и строительные растворы Щ Таблица 20 Дозировка комплексных добавок IV группы Назначение Пластифицирующие Пластифицирующие и воздухововлекаю- Пластифицирующие и ускорители твер- Пластифицирующие, воздухововлекающие и ингибиторы зии стали Условное обозначение с-з + лет 10-03 + ЛСТ С-З + (ЩСПК, ЩСПК-2М, СПД-м, ЧСЩ) С-З + ЛСТ + (ГКЖ-10,ГКЖ-11) С-З + (СНВ, КТП) 10-03 + (СНВ, КТП) С-З + ЧСЩ + (СНВ, КТП) 10-03 + ЛСТ + (СНВ, ТП) С-З + (СН, ННХК) 10-03 + (СН, ННХК) С-З + (ЛСТ, ЧСЩ) + СН 10-03 + ЛСТ + (СН, НХК) С-З + СНВ + НН С-З + ГКЖ-10+БХК Количество вок в составе комплексных в расчете на сухое вещество, % массы цемента 0,3 0,45 + 0,15 0,25 0,3 0,45 + 0,15 0,25 0,35 0,45 + 0,15 0,25 0,3 0,45 + 0,15 0,25 + 0,1 0,2 0,5 0,7 + 0,002 0,01 0,5 0,7 + 0,002 0,01 0,35 0,45 + 0,15 0,25 + 0,002 0,01 0,35 0,45 + 0,15 0,25 + 0,002 0,01 0,35 0,45 + 0,3 1,5 0,35 0,45 + 0,3 1,5 0,35 0,45 + 0,15 0,2 + 0,3 1,5 0,35 0,45 + 0,15 0,2 + 0,3 1,5 0,5 0,7 + 0,002 0,01 + 0,5 1,5 0,3 0,45 + 0,1 0,2 + 0,3 0,5 Глава 6 Комплексные добавки 141 Окончание табл 20 Назначение Условное обозначение комплексов 10-03+ СНВ + ТБН 10-03+ ГКЖ-10+ НН Количество вок в составе в расчете на сухое вещество, % массы цемента 0,5 0,7 + 0,002 0,01 + 0,2 0,5 0,3 0,45 + 0,1 0,2 + 0,5 1,5 Примечание Из компонентов, указанных в скобках, няется только один водстве предварительно-напряженных железобетонных лий в комплексы с суперпластификаторами следует чать эффективные ингибиторы коррозии стали и добавки гидрофобизирующего действия Рекомендуемая дозировка и оптимальное сочетание (по совместимости) комплексных добавок IV группы приведены в табл 20 6 1 6 Комплексные добавки многоцелевого назначения обладают полифункциональным действием, т е ностью влиять сразу на несколько характеристик бетона, часто не связанных друг с другом, а в некоторых случаях и давать бетону новые свойства Одним из наиболее эффективных способов придания вышенной стойкости бетону железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в хлоридных средах, и одновременно улучшающих защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре, является применение комплексных лифункциональных модификаторов ингибирующего действия (ПФМИ), разработанных в НИИЖБе [27] (табл 21) 142 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Таблица 21 Состав полифункциональных модификаторов Примечания 1 * - коэффициент солестойкое™ определен как отношение прочности бетона после испытаний к прочности бетона до испытаний 2 Исследования проведены на портландцементе марки 400 Воскресенского завода 3. Подвижность бетонной смеси в экспериментах была постоянной и соответствовала осадке конуса 2 3 см Щ о? О* кости*, ¦м раст) циклы стой 5%- рез, ч ° т Vil я 2 в | з S EJ с л ?*s tv * g a- \o g § i о * О 5 ее § s § БХК | Я я я CO. я и ~ Й а т и вГ i в ? во S3 °" 00 S °" ' 1 1 ~ 1 Ц5 ? °* S g; °" ¦ S 5 7 ° 5 S © с а °" 8 S - ¦ S- 5 ~ ° И-2 S © § °" ". 8 - о 1 ° ~ ° И-3 S © 8 — 8 g; °" о 1 ° " ° И-4 S © [ Глава 6 Комплексные добавки 143 Табличные данные свидетельствуют о сохранении кой прочности бетона с полифункциональными торами после 80 циклов испытаний, что объясняется кой плотностью бетона и его стабильной структурой довательно, применение комплексных добавок, щих технологические свойства бетонной смеси при её нении, а также снижающих проницаемость бетона и шающих защитные свойства бетона по отношению к ре, является наиболее эффективным способом повышения долговечности бетона 6 17В последние годы в нашей стране разработаны и успешно применяются новые высокоэффективные сные добавки на основе суперпластификаторов, перечень и характеристики которых приведены ниже ¦ Реламикс Комплексный продукт на основе вых солей полиметиленнафталинсульфокислот и рителей набора прочности Добавка в виде створимого порошка светло-коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, го концентрацию не менее 32 % Позволяет тью отказаться от тепловой обработки бетона мендуемая дозировка 0,6 1 % массы цемента ¦ Динамике Комплексный продукт на основе вых солей полиметиленнафталинсульфокислот и лителей схватывания на основе лигносульфонатов бавка в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 % Повышает живучесть смеси до 2,5 ч Рекомендуемая дозировка 0,3 0,4 % массы цемента ¦ Дефомикс Комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и пеногаси- телей (воздухоподавляющего компонента) Добавка в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего 144 Добавки в бетоны и строительные растворы Д концентрацию не менее 32 % Обеспечивает снижение воздухововлечения в бетонную смесь до 0,8 1 % зировка 0,4 0,8 % массы цемента ¦ С-ЗМ-15 Комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и противо- морозного компонента на основе формиата натрия Добавка в виде водорастворимого порошка вого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 % бавка не содержит едких веществ, содержание хлорид- ионов не более 0,1 % Обеспечивает нормативный бор прочности при температуре до минус 15 "С зировка 1, 1,5 и 2,5 % соответствует температуре ружающего воздуха —5 °С, —10 °С и —15 °С ¦ ПФМ-НЛК Комплексная добавка на основе фицирующих, воздухововлекающих и гидрофобизиру- ющих компонентов Добавка в виде го порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 % Позволяет получать литые смеси и заться от дополнительных энергозатрат на уплотнение Дозировка 0,3 0,7 % массы цемента ¦ Гексалит Комплексная добавка на основе тов пластифицирующего действия и ускорителей тывания Обеспечивает набор прочности бетона в точном возрасте - 80 % от проектной Добавка в виде порошка вводится в смесь сухих компонентов смеси Дозировка 7,5 % массы цемента ¦ БИОТЕХ-НМ Многофункциональная добавка на нове пластификаторов, ускорителей твердения и гих компонентов, повышающих морозостойкость и донепроницаемость бетонов и строительных растворов Применяется с бездобавочным портландцементом Добавка в виде порошка вводится в смесь сухих ком- Щ Глава 6 Комплексные добавки 145 понентов смеси Рекомендуемая дозировка 1,5 2,5 % массы цемента ¦ Реомикс 405 Смесь пластификатора на основе лигно- сульфонатов и ускорителей на базе хлоридов, может пользоваться как противоморозная добавка, вая твердение бетона при температуре до минус 10 °С Темно-коричневая жидкость плотностью 1,34 кг/л, держание хлоридов - 0,75 % массы цемента Не мендуется использовать с высокоглиноземистыми ментами Дозировка 1,7 л на 100 кг цемента при температуре окружающего воздуха выше — 4 °С и 3,4 л при температуре от -4 °С до -7 "С ¦ Универсал-П-2 Комплесная добавка на основе силь- нопластифицирующих компонентов, ускорителей дения, воздухововлекающего агента и ингибитора розии стали Продукт в виде порошка коричневого цвета Совместим с пенообразователями Пеностром, ПБ-2000 Позволяет отказаться от тепловой ки бетона Способствует повышению ти и водонепроницаемости бетона на 1 2 марки Рекомендуемая дозировка 0,5 0,6 % массы цемента ¦ Монолит-2 Пластификатор спиртовой ванный на натриевой основе, обладающий противо- морознымм эффектом Добавка не содержит ионов хлора, не вызывает коррозии арматуры Продукт в виде порошка или концентрированного раствора комендуемая дозировка как пластификатора 0,6 0,8 % массы цемента, как противоморозной добавки 1,5 % при температуре до -5 °С, 2 3,5 % при температуре от -6°Сдо-15°С ¦ Лигнопан Б 2 Комплекс на основе щих компонентов и ускорителей твердения для нов и растворов Продукт на основе лигносульфона- тов и неорганических солей, не содержит хлоридов, не вызывает коррозии арматуры и бетона Добавка в 146 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ виде порошка или раствора 30 %-й концентрации зировка 0,6 1,5 % массы цемента 6 1 8 Комплексные добавки V группы представляют бой сложные многокомпонентные комплексы, ченные для приданию бетону специальных свойств [3] К этой группе относятся битумная эмульсия БЭ и эмульсо- суспензии (п 3 3 2), которые готовятся на основе битума, ЛСТ и воды (для эмульсосуспензии добавляется еще новая суспензия) Эти добавки, являясь уплотнителями и гидрофобно-пластифицирующими компонентами, зуются для повышения непроницаемости и долговечности железобетонных конструкций Для получения безусадочных и расширяющихся бетонов целесообразно использовать комплекс, включающий ниевую пудру, лигносульфонат и сульфат натрия ПАК + + ЛСТ + СН Компоненты комплексного продукта, пая в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, способны образовывать гидросульфоалюминаты кальция и оказывать расширяющее действие на твердеющую систему бетона 6.2. Комплексные добавки для ячеистых бетонов 6 2 1В технологии ячеистых газобетонов введение плексных добавок на основе суперпластификаторов также ляется эффективным способом совершенствования ры и свойств легких бетонов Высокая дисперсность евых материалов, применяемых для изготовления ячеистых бетонов, позволяет наиболее полно реализовать цирующий эффект по сравнению с тяжелыми бетонами Вследствие значительного снижения водотвердого шения при введении суперпластификаторов ускоряется растание пластической прочности бетона, что приводит к [ Глава 6 Комплексные добавки 147 торможению процесса структурообразования При этом не удается получить ячеистобетонные изделия средней стью менее 800 кг/м3, даже при больших расходах евой пудры В таких случаях целесообразно введение в состав ячеистобетонной смеси комплексной добавки, состоящей из суперпластификатора и интенсификатора процесса разования, в качестве которого могут быть применены либо щелочи, либо соли сильных оснований и слабых кислот Исследованиями установлено что применение ной добавки - суперпластификатор С-3 @,75 %) + ТНФ @,4 %) приводит к увеличению текучести смеси и снижению водотвердого отношения на 35 40 % [28], что способствует ускорению процесса вспучивания и нарастания кой прочности бетона Это позволяет существенно тить продолжительность процесса изготовления изделий Кроме того, снижение водотвердого отношения приводит к изменению пористой структуры ячеистого бетона, которое состоит в значительном уменьшении количества ных пор за счет увеличения количества макропор при нении неизменным их общего объема Изменение пористой структуры ячеистого бетона обусловливает улучшение его физико-механических свойств повышается морозостойкость, трещиностойкость, прочность, а также снижается влажность бетона после тепловой обработки 6 2 2 Для производства пенобетона используются лексные синтетические пенообразователи, состав и ристики которых приведены ниже ¦ ОП-1 Синтетический пенообразователь на основе пе- нообразующего вещества и стабилизатора пены ный или мездровый клей); соответственный расход компонентов на 1 л воды A30 + 350) г ¦ Паста алкилсульфатов + растворимое стекло + ТНФ Трехкомпонентный синтетический пенообразователь на основе пенообразующего вещества и стабилизаторов пены; соответственный расход компонентов на 1 л воды A00 + 120 + 50) г 148 Добавки в бетоны и строительные растворы | ¦ Паста алкилсульфатов + костный клей Двухкомпо- нентный синтетический пенообразователь на основе пе- нообразуюшего вещества и стабилизатора пены; ход компонентов на 1 л воды (90 + 40) г ¦ СВМ «Астра» + ТНФ + КМЦ Комплексный образователь на основе синтетического моющего щества и стабилизаторов пены (тринатрийфосфат и карбоксиметилцеллюлоза); расход сухих компонентов на 1 л воды F0 + 40 + 160) г ¦ СВМ «Вита» + КМЦ Комплексный тель на основе синтетического моющего вещества и стабилизатора пены, расход сухих компонентов на 1 л воды A40 + 200) г ¦ СВМ «Аэлита» + КМЦ Комплексный тель на основе синтетического моющего вещества и стабилизатора пены; расход сухих компонентов на 1 л воды A00 + 200) г ¦ СВМ «Альфин» + КМЦ Комплексный тель на основе синтетического моющего вещества и стабилизатора пены; расход сухих компонентов на 1 л воды A60 + 200) г ¦ СВМ «Прогресс» + КМЦ Комплексный ватель на основе синтетического моющего вещества и стабилизатора пены, расход сухих компонентов на 1 л воды A40 + 180) г ¦ СВМ «Прогресс» + ТНФ + КМЦ Комплексный пенообразователь на основе синтетического моющего вещества и стабилизаторов пены, расход сухих нентов на 1 л воды A60 + 10 + 5) г ¦ СВМ «Прогресс» + казеиновый клей Комплексный пенообразователь на основе синтетического моющего вещества и стабилизаторов пены, расход сухих нентов на 1 л воды B00 + 60) г ¦ Скрубберная паста + растворимое стекло Двухкомпо- нентный синтетический пенообразователь на основе пе- [ Глава 6 Комплексные добавки 149 нообразующего вещества и стабилизатора пены, ход компонентов на 1 л воды A00 + 70) г ¦ Сульфонол + мездровый клей Синтетический образователь на основе пенообразующего вещества и стабилизатора пены; расход сухих компонентов на 1 л воды F0 + 100) г ¦ Сульфонол + ТНФ + растворимое стекло ческий пенообразователь на основе пенообразующего вещества и стабилизаторов пены; расход сухих нентов на 1 л воды (80 + 80 + 160) г ¦ Сульфонол + ТНФ + КМЦ Трехкомпонентный тетический пенообразователь на основе щего вещества и стабилизаторов пены; расход сухих компонентов на 1 л воды (80 + 80 + 160) г Преимуществом перечисленных комплексных зователей можно считать доступность компонентов, их высокая стоимость и простота технологии приготовления 6.3. Органо-минеральные добавки 6 3 1 Комплексные добавки, получаемые при нии активных минеральных компонентов и органических дификаторов, называют органо-минеральными добавками (ОМД) Использование органо-минеральных добавок в бетонах произвело революцию в строительном производстве ны, в состав которых могут включаться до 12 компонентов комплексных модификаторов, назвали бетонами нового коления [3, 4, 29, 30] Впервые концепция получения таких бетонов была сформулирована в 1986 году, основными териями которой являются [3] — высокая прочность, включая раннюю прочность (R28 = 120 МПа и выше, Rt - не менее 25 30 МПа); — высокая морозостойкость (F400 и выше); — высокая водонепроницаемость (W12 и выше); ISO Добавки в бетоны и строительные растворы Щ — высокая химическая стойкость; — высокое сопротивление истираемости (не более 0,4 г/см2), — высокий модуль упругости, — низкое водопоглощение (менее 2,5 % по массе); — низкая адсорбционная способность, — бактерицидность и фунгицидность, — регулируемые показатели деформативности Технология бетонов нового поколения (называемых еще высококачественными, высокофункциональными бетонами) основывается на принципах направленного структурообра- зования на всех этапах производства Обязательным ментом технологии является введение в состав бетона реак- ционноспособных порошковых компонентов и тивных химических модификаторов Способ приготовления ОМД предусматривает затворение водными растворами ПАВ предварительно размолотого нерального компонента (или материала в тонкодисперсном состоянии) и дальнейшее высушивание при температуре 150 170 °С [33] Сушка осуществляется до остаточной ности материала 1 1,5 % Полученная порошкообразная бавка легко формуется и поддается брикетированию В ком виде ОМД легко складируется, транспортируется, зируется и вводится в бетонную смесь, не требуя тельных устройств в технологической цепи Таким образом реализуется оснбвной принцип физико- химической механики - поверхностная активация ного наполнителя, способствующая повышению его хностной энергии Присутствие ПАВ предотвращает гацию высодисперсных частиц наполнителя и стабилизирует его свойства, а сам он становится носителем ПАВ По аналогии с вяжущими низкой водопотребности, органо- минеральные добавки становятся более активными тами в процессе структурообразования бетона, по нию с добавками, вводимыми в смесь раздельно Щ Глава 6 Комплексные добавки 151 6 3 2В России реализация концепции ональных бетонов оказалась возможной благодаря нию на строительном рынке органоминеральных торов серии «МБ» Минеральной составляющей таких дификаторов являются микрокремнезем и зола-уноса, а химической - суперпластификаторы, регуляторы твердения и другие добавки в разных соотношениях Благодаря гизму действия, указанные ингредиенты в форме единых ликомпонентных продуктов более эффективны, чем те же материалы раздельно введенные в бетонную смесь [29, 30] Опыт применения высокопрочных модифицированных тонов на стройках Москвы свидетельствует о надежности и значительном потенциале технологии производства бетонов с применением комплексных модификаторов МБ [31] Модификаторы МБ представляют собой ные материалы насыпной плотностью 750 800 кг/м3, стоящие из гранул размером от 40 до 400 мкм Каждая гранула является агрегатом из частиц активного незема и золы-уноса, между которыми имеется твердая Таблица 22 Состав модификаторов серии МБ ш МБ 10-01 МБ10-30С МБ10-50С МБ10-100С Состав ральной части,% микро- 100 70 50 10 зола- уноса - 30 50 90 Класс В35 В55 В35 В55 В35 В55 В25 тивление бетона канию воздуха, 36,6 58,3 36,8 58,3 34,6 57,0 27,5 Марка по водо- непро- ницае- W14 W16 W14 W16 W14 W16 W12 Марка помо- розо- стойко- F1000 F1000 F1000 F1000 F1000 F800 F600 152 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ водорастворимая прослойка из суперпластификатора и лятора твердения (фосфороорганического комплекса), ивающая» минеральные частицы Для повышения стойкости бетона в состав комплекса вводится кремнийорга- ническая эмульсия Рекомендуемая дозировка 10 20 % массы цемента Состав модификаторов серии МБ и характеристика нов на их основе (по данным [32]) представлены в табл 22 6 3 3 Эффективным модификатором бетонов является комплексная минерально-химическая добавка КМХ, няемая для бетонов с высокими требованиями по ти, морозостойкости и водонепроницаемости Эта добавка включает пористый тонкодисперсный минеральный нент, различные виды пластификаторе, воздухововлекаю- щие компоненты, акрилаты и эфиры целлюлозы Водоре- дуцирующий и уплотняющий эффекты добавки позволяют получать бетоны марки по водонепроницаемости W6 W18; сочетание пластифицирующих и воздухововлекающих понентов обеспечивает высокую морозостойкость бетона F800 F1000 При условии получения малоподвижных сей добавка может использоваться как ускоритель ния Модификатор КМХ не снижает защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре Глава 7 ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНА С ДОБАВКАМИ 7.1. Выбор добавок 7 1 1 Химические добавки для тяжелого, легкого, козернистого бетонов и строительных растворов следует бирать на основании рекомендаций кой документации [7, 15, 36, 37] и технико-эконо-мичес- ких расчетов Выбор добавки должен производиться в зависимости от технологии приготовления бетонной смеси и от способа готовления изделий и конструкций с учетом влияния вок на свойства бетонной смеси и бетона Применение добавок в тяжелом и мелкозернистом нах позволяет решить следующие технологические задачи — уменьшение расхода дорогого цемента; — уменьшение расхода дефицитного крупного теля - вплоть до замены тяжелого бетона стым, — улучшение технологических и реологических свойств смесей, — регулирование потери подвижности смесей во ни, скорости процессов схватывания и твердения, — сокращение продолжительности тепловой обработки тона в тепловых агрегатах, — ускорение сроков распалубливания при естественном твердении бетона в условиях полигона, — повышение прочности, водо- и газонепроницаемости бетона; — повышение морозостойкости, коррозионной ти бетона и железобетона; 154 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ — усиление защитного действия бетона по отношению к арматуре Для бетонов, к которым предъявляются специальные требования по долговечности (морозостойкости, роницаемости, коррозионной стойкости и другим лям), выбор добавок следует производить по ведущему рессивному воздействию 7 1 2 Снижение материалоемкости бетонов может быть достигнуто за счет применения водоредуцирующих добавок (суперпластификаторов и комплексных добавок на их ве) Их использование позволяет в равнопрочных бетонах уменьшить расход цемента на 15 20 % Независимо от достигаемого эффекта по экономии мента при приготовлении бетонов, к которым ются повышенные требования по долговечности, в состав бетонной смеси целесообразно вводить воздухововлекающие, слабопластифицирующие добавки или их сочетания с рителями твердения Для получения бетонной смеси с требуемыми ческими свойствами в ее состав рекомендуется вводить дующие добавки — для приготовления литых и высокоподвижных бетонных смесей - суперпластификаторы и сильнопластифици- рующие добавки, — для снижения жесткости и увеличения подвижности — пластифицирующие, воздухововлекающие и сные на их основе; — для повышения однородности и связности бетонной смеси — стабилизирующие, слабопластифицирующие, воздухововлекающие, гидрофобизирующие- вовлекающие; — для ускорения твердения или повышения водности смеси — добавки ускорителей твердения и ингибиторов коррозии стали Д Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 155 Для получения бетонов высокой плотности и прочных бетонов классов В40 и более обязательно введение суперпластификаторов и комплексных добавок на их основе Для обеспечения стойкости бетонных и железобетонных конструкций в зависимости от условий эксплуатации и вида коррозионного воздействия агрессивной среды необходимо применять следующие добавки — для повышения морозостойкости бетона — воздуховов- лекающие, газообразующие, слабопластифицирую- щие, гидрофобизирующие-воздухо-вовлекающие, гид- рофобизирующие-газообразующие, — для повышения стойкости бетона при воздействии лей, в том числе в условиях капиллярного подсоса и испарения - те же, что для повышения кости, а также суперпластификаторы, гидрофобизи- рующие и кольматирующие, — для повышения непроницаемости бетона - ющие, водоредуцирующие, воздухововлекающие, гид- рофобизирующие-воздухоювле-кающие; — для повышения защитного действия по отношению к стальной арматуре - ингибиторы коррозии стали НН и ННК- для конструкций, предназначенных для сплуатации в слабоагрессивных средах, а ные НН + ТБН, НН + БХН, НН + БХК - для струкций, предназначенных для эксплуатации в не- и сильноагрессивных средах Для сокращения режима тепловой обработки, а также для ускорения твердения бетонов, выдерживаемых на гонах в естественных условиях, в состав бетона следует дить добавки ускорителей твердения и комплексные на их основе 7 1 3 Количество вводимых химических монодобавок и комплексных добавок необходимо определять по циям [7, 15, 36, 37] Оптимальное количество добавок танавливается экспериментально при подборе состава бетона "M6 Добавки в бетоны и строительные растворы Д При использовании добавок следует учитывать ния Пособий [7, 37], которые офаничивают применение добавок в бетонных и железобетонных изделиях и циях в зависимости от условий их эксплуатации (табл 23) Области допустимого применения бетонов с противомороз- ными добавками приведены в 4-й главе (табл 13) 7 1 4 При изготовлении изделий из легкого бетона на пористых заполнителях могут применяться все химические добавки, рекомендуемые для тяжелых бетонов с ными проектными характеристиками и условиями товления и применения с учетом некоторых особенностей Таблица 23 Области недопустимого использования добавок Запрещается введение добавок хк, хж, ннхк, УПБ ХК, ХЖ, ННХК, УПБ, НК, ННК, НЖ ХК, ХЖ ХК, ХЖ, ННХК ХК, ХЖ, ННХК, СН, ТНФ, НК, ННК, НЖ, БХК, БХН ХК, ХЖ, СН, ТНФ, НН, НН,, БХК, БХН Изделия и конструкции, условия их эксплуатации 1 Преднапряженные изделия и ции 2 То же, армированные сталью группы А400 (по табл 9 СНиП 2 03 11 - 85) 3 Железобетонные изделия и конструкции с ненапряженной рабочей арматурой а) диаметром 5 мм и менее б) имеющие выпуск арматуры или ные детали - без специальной защиты стали - с цинковым покрытием по стали - с алюминиевым покрытием по стали [ Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 157 Окончание табл 23 Запрещается введение добавок хк, хж хк, хж, сн, ТНФ, НН, НН,, БХК, БХН, ТБН ХК, ХЖ, ННХК ХК, ХЖ, ННХК, НК, НЖ, ННК ХК, ХЖ, СН, ТНФ, НН, НН,, БХК, БХН, ТБН, СА, СЖ, ННХК, НК, ННК СН, ТНФ, НН, НН,, БХК, БХН, ТБН Изделия и конструкции, условия их эксплуатации в) предназначенные для эксплуатации в средах - в агрессивных газовых - в жидких и газовых средах в ном, влажном и мокром режимах при личии в заполнителе включений реакцион- носпособного кремнезема - в зоне переменного уровня воды и в нах действия блуждающих постояных ков от посторонних источников - в агрессивных сульфатных водах и в створах солей и едких щелочей при чии испаряющих поверхностей г) для электрофицированного транспорта и промышленных предприятий, ющих постоянный электрический ток 4 Бетонные изделия и конструкции при эксплуатации в жидких, газовых средах в нормальном, влажном, мокром режимах при наличии в заполнителе включений ре- акционноспособного кремнезема Примечания 1 Возможность применения добавок по поз 1, 2, За, 36 — должна уточняться с учетом требований поз Зв 2 Ограничения по применению бетонов с добавками по поз 36 распространяются и на бетонные изделия 3 К бетону конструкций, периодически увлажняемых водой, конденсатом или технологическими жидкостями, должны ляться такие же требования, как и к бетону конструкций, плуатируемых в нормальном, влажном и мокром режимах 4 Добавку НЖ запрещается применять в бетонах, ющихся тепловой обработке или периодическому нагреванию выше 70 "С при эксплуатации 158 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ При использовании водопотребных мелких заполнителей (золы и золошлаковые смеси ТЭС, пористый песок и гие) следует применять пластифицирующие добавки, а пенсировать повышение плотности бетона при этом можно увеличением объема вовлеченного воздуха (за счет ния воздухововлекающих добавок) Дозировка рующих добавок для конструкционных легких бетонов дится в тех же пределах, что и для тяжелых бетонов При изготовлении изделий из ляционного бетона целесообразно использование лекающих добавок (подробно об этом изложено в 1 -й главе) Одновременно с воздухововлекающими добавками могут применяться — пластификаторы - для снижения на 10 20 % водосо- держания бетонной смеси и отпускной влажности тона, — гидрофобизаторы - для уменьшения водопоглощения бетона в ограждающих конструкциях, мых в агрессивных средах; — ускорители твердения — для обеспечения требуемой распалубочной прочности бетона при сокращенных режимах тепловой обработки 7 1 5 При выборе минеральных добавок наполнителей или заменителей части цемента следует ориентироваться на отходы производства, обладающие гидравлической ностью или пуццоланическим действием 8 настоящее время хорошо изучены и широко ются в производстве строительных материалов вые отходы тепловых электростанций В качестве активной минеральной добавки целесообразно использовать сухую золу- уноса, отбираемую из электрофильтров ТЭС, так как она не требует дополнительной подготовки для использования в бетонных смесях Сухую золу-уноса необходимо транспортировать в ных закрытых транспортных средствах железнодорожных ва- Рис. 2. Технологическая схема силосного склада золы-уноса A20 т) 1 - крытый вагон, 2 - вагон-цементовоз, 3 - приемная воронка, 4 - золопровод, 5 — машина всасывающе-нагнетательного действия С-260, 6 — маневровая лебедка, 7 - двухходовой клапан, 8 - силос, 9 - фильтр С-780 02.06, 10 - пневморазгружатель донной выгрузки ПДД-101, 11 - бункер выдачи золы, 12 - пневматический винтовой насос С-911, 13 - затвор секторный для пневмовинтового насоса 160 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Рис. 3. Схемы присадки золы-уноса на БСУ. 1 — производственный корпус, 2 - БСУ, 3 — пункт приема заполнителей, 4 - склад заполнителей, 5 - силосы золы, 6 - силосы цемента, 7 - приемное устройство для золы, 8 - золопровод, 9 - цементопровод, 10 — приставка для дозирования и выдачи золы на БСЦ, 11 - универсальная золоприсадочная установка, 12 - автоцементовоз, 13 - устройство для приготовления цементно-зольного вяжущего, 14 - приемное устройство для цемента Щ Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 161 гонах типа цементовозов, судах или контейнерах, автозоло- или цементовозах Золу-уноса надлежит хранить в закрытых складах, оборудованных системой пневмотранспорта На рис 2 представлена технологическая схема силосного склада золы емкостью 120 т по проекту, разработанному Куйбышевским филиалом Всесоюзного института Оргэнер- гострой Склад оборудован приемным устройством для золы из железнодорожных вагонов и пневмоподачей ее в силосы и в расходные бункера БСУ Для применения сухой золы из электрофильтров ТЭС союзным институтом Оргэнергострой разработано ко вариантов реконструкции существующих типовых бето- носмесительных заводов, четыре из которых представлены на рис 3 Вариант I Для БСУ цикличного действия, когда керное и дозаторное отделения позволяют разместить полнительный бункер и дозатор АВДЦ-425 для золы Вариант II Для БСУ, где не представляется сти использовать решения по варианту I, предусмотрено тройство приставки-этажерки для размещения бункера, затора и другого оборудования для присадки золы Вариант Ш Предусматривается устройство специальной золоприсадочной установки и подачи золоцементного щего на БСУ механическим способом (ковшовым ром) Вариант IV Для БСУ цикличного действия, когда возможно использовать варианты I—III, и для БСУ рывного действия предусматривается дозирование золы в составе цементно-зольного вяжущего, приготовляемого в специальном устройстве, размещаемом вблизи складов мента и золы 162 Добавки в бетоны и строительные растворы [ 7.2. Приготовление водных растворов добавок и бетонной смеси 7 2 1 Приготовление бетонной смеси с добавками чается от технологии приготовления обычного бетона тем, что в бетоносмеситель вместе с водой затворения подается необходимое на замес количество добавки, установленное при подборе состава бетона Для введения необходимого количества водорастворимых добавок в бетонную смесь нее приготовляются водные их растворы рабочей рации, а для Нерастворимых в воде добавок - водные пензии или эмульсии Концентрацию рабочего раствора добавки К следует ределять по формуле К = 2Д/п, % где Д - дозировка добавки в расчете на сухое вещество на замес с минимальным расходом цемента, кг, п — допустимая по классу точности абсолютная ность дозатора, кг 8 зависимости от количества вводимого рабочего раствора добавки могут дозироваться либо дозатором воды, либо затором добавок с последующей подачей в дозатор воды Для объемного дозатора концентрация рабочего раствора добавки должна назначаться такой, чтобы объем раствора не выходил за пределы точности самого дозатора в расчете на замес с минимальным и максимальным расходом цемента 7 2 2 Расход раствора рабочей концентрации А на I м3 бетона определяется по формуле А=Ц С/(К Я), л где Ц — расход цемента на 1 м3 бетона, кг, С - дозировка добавки, % массы цемента; К - концентрация рабочего раствора, %, Я - плотность рабочего раствора, г/см3 Щ Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 163 В Приложении 5 приводится плотность водных ров добавок в зависимости от их концентрации Количество воды, недостающее на затворение 1 м3 на Н, определяется из условия Я = В-А /7A - 0.01ЛГ), л где В - расчетный расход воды на 1 м3 бетона, л В случае приготовления рабочего раствора добавки из жидкого продукта необходимое количество последнего Рядя заправки приготовительной емкости определяется по муле Р = Q DJD, л где Q - объем приготовляемого раствора, л; Dx - содержание безводного вещества добавки в 1 л приготовляемого раствора, кг, D — то же, в 1 л жидкого продукта В этом случае необходимое количество воды Ф для равки приго-товительной емкости определяется по формуле Ф = 0-Р,л 7 2 3 Разработаны типовые проекты по приготовлению растворов химических добавок для бетонов на бетоносме- сительных узлах (основные показатели типового проекта 409-28-24 приведены в Приложении 4) Функциональная схема приготовления рабочих растворов из жидкого продукта приведена на рис 4 Отделение добавок предназначено для приема и хранения жидкого продукта (А), приготовления рабочего раствора (Б) и подачи его в бетоно-смесительное отделение (В) Поступающая в цистернах жидкая добавка сливается в один из баков для хранения, которые оборудованы кой и паровыми регистрами Товарный продукт (жидкая добавка) через клапан и фильтр насосом подается в товительный бак, где готовится раствор добавки рабочей Рис. 4. Технологическая схема приготовления добавок 1 — приемочная емкость, 2 — приготовительный бак, 3 — расходный бак, 4 — мешалка, 5 - клапан, 6 - фильтры, 7 - насосы, 8 - труба для подачи пара, 9 - обратный клапан, 10 - дозатор добавок, 11 - дозатор воды [ Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 165 концентрации В зависимости от содержания сухого ства в товарном продукте и его количества в ный бак подается определенное количество воды Для вышения скорости растворения продукта рекомендуется догревать воду до 40 70 °С и перемешивать растворы товый рабочий раствор однокомпонентной добавки через клапан и фильтр насосом подается в расходный бак, ложенный в надбункерном отделении БСУ 7 2 4 Растворы добавок из твердых и пастообразных дуктов готовятся их растворением в заданном количестве воды (при необходимости твердые продукты следует предварительно дробить) После полного растворения продукта с помощью ареометра проверяется плотность полученного раствора и доводится до заданной величины путем добавления либо воды, либо продукта При применении комплексных добавок следует вать раздельные установки для приготовления и ния водных растворов, эмульсий и суспензий каждого из компонентов Смешивание компонентов комплексной бавки производится непосредственно перед поступлением в бетоносмеситель в дозаторе воды Технологическая схема установки для приема, хранения, переработки и дозирования химических добавок, ная на рис 5, разработана ВНИИЖелезобетона Установка позволяет применять как жидкие, так и сыпучие твердые добавки, которые растворяют и доводят до необходимой центрации и дозируют в бетоносмеситель по схеме, гичной приведенной выше Растворы добавок рабочей концентрации следует хранить при положительной температуре (в условиях цеха), а дые, пастообразные и жидкие продукты добавок — в ветствии с требованиями технических условий и стандартов на добавки Перед перекачкой растворов-добавок из одной емкости в другую, их следует тщательно перемешивать 166 Добавки в бетоны и строительные растворы Рис. 5. Технологическая схема установки для приема, хранения, переработки и дозирования химических добавок 1 - железнодорожная цистерна, 2 - кран, 3 - переносной пароразогреватель, 4 - бак для слива жидких добавок, 5 - фильтр, 6 - электроклапан, 7 - насос, 8 - бак для хранения добавок, 9—10 - баки для приготовления рабочего раствора добавок, 12 — расходные баки, 13 - дозатор добавок, 14 - дозатор воды, 15 - бетоносмесители, 16 - кран, 17 - самоходная тележка, В - водопровод, П - промывочный трубопровод, С — линия слива нерастворимых осадков [ Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 167 7 2 5 Бетонные смеси с добавками следует готовить в смесителях циклического действия гравитационного или нудительного перемешивания Оптимальная ность перемешивания смеси должна обеспечить получение однородной смеси требуемой консистенции Время шивания определяется по справочным данным и уточняется опытным путем заводской лабораторией Последовательность загрузки смесителя материалами висит от способа дозирования жидкостей Например, при использовании суперпластификаторов, одним из факторов, влияющих на эффективность его применения, является соб введения добавки в смесь На предприятии могут меняться два способа введения добавки — одноразовое дозирование жидкости — совместное дение воды затворения и добавки в бетоносмеситель, — двукратное дозирование жидкости - введение ра добавки в бетонную смесь после ее перемешивания с частью воды затворения В зависимости от вида применяемых вяжущих, сности мелкого заполнителя возможно значительное шение пластифицирующего эффекта при двукратном нии жидкости в бетонную смесь Учитывая, что при этом увеличивается время, затрачиваемое на дозирование и готовление смеси в целом, и, следовательно, уменьшается производительность бетоносмесительной установки, образно определять рациональный способ введения пластификатора при приготовлении бетонной смеси При одноразовом введении жидкостей рекомендуется дующий порядок загрузки бетоносмесителя крупный нитель, мелкий заполнитель, цемент с подачей воды и бавки в течение всего времени загрузки При двукратном введении жидкостей подаются крупный, мелкий заполнители, цемент и 30 60 % воды затворения После перемешивания в течение устанановленного времени подается оставшаяся часть воды с добавкой катора 168 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ На начальном этапе технико-экономического ния рациональной схемы применения суперпластификатора в качестве критерия эффективности может быть вана себестоимость бетонной смеси Сбс или ее изменяемая часть С6с = Ц сц + В св + Д сд + П сп + Щ сщ -» min, где Ц, В, Д, П, Щ- соответственно расход цемента, кг/м3, воды, л/м3, дозировка добавки, кг/м3, содержание ка и щебня, м3/м3, сц> се> сд> сп> сщ ~ стоимость соответственно 1 т та, 1 л воды, 1 кг добавки, 1 м3 мелкого и крупного заполнителя, руб 7.3. Подбор состава бетона с добавками 7 3 1 Подбор состава бетона с добавкой может ствляться либо корректированием состава бетона без ки, в котором обеспечено получение заданной удобоукла- дываемости бетонной смеси и прочности бетона при мальном расходе цемента, либо прямым путем, исключая предварительный подбор состава бетона без добавки Состав бетона с добавками должен назначаться заводской лабораторией на основе опытных замесов, проводимых в производственных условиях на материалах, наиболее ставительных для данного предприятия, с учетом мой технологии приготовления и транспортирования ной смеси, формования и ускоренного твердения изделий Проектирование (расчет) и определение состава бетона с добавкой (на примере суперпластификатора) целесообразно выполнять по схеме, приведенной на рис 6 Первый этап Оценивается качество сырьевых лов, условия производства, а также определяются тели подвижности или жесткости бетонной смеси и ны требуемой отпускной и проектной прочности бетона I Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 169 I 1 Оценка качества материалов, исходных данных, условий производства 1 I ' ' I Выбор способа введения | суперпяастификатора 2 Обоснование способа применения суцериластфикаюра Определение водопотребности • ^^ - бетонной смеси I С введения и выбор дозировки суперпяастификатора п 4 Определение рабочего состава IL Определение критиА ^ V для опытных замесов  5 Назначение производственного |состава бетона суперпяастификатора Рис. 6. Схема определения составов бетона с добавкой суперпластификатора 170 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Результатом оценки должен стать выбор рационального соба введения суперпластификатора в бетонную смесь Второй этап Выбор и обоснование технологического способа применения суперпластификатора зависят от кретных производственных задач и выполняются на основе анализа характера зависимости водопотребности бетонной смеси от количества добавки На основании зависимости В =/(Д) определяется ориентировочный расход цемента в бетоне требуемой прочности (класса) При этом ся цементноводное отношение в аналогичных бетонах без добавки Третий этап После определения технологического соба применения суперпластификатора следует установить его критическую дозировку Критическое содержание добавки данной активности устанавливается опытным путем вятся бетонные смеси с разным количеством фикатора, а затем по данным оценки прочности бетонов из полученных смесей строится зависимость предела прочности при сжатии от количества добавки Критическим ем дозировки принимается то количество добавки, шение которого приводит к снижению прочности бетона Четвертый этап При расчете и назначении состава тона для опытных замесов следует исходить из расхода териалов для бетонов аналогичной требуемой прочности ектного класса без добавки Ориентировочный расход воды устанавливается в мости от требуемой удобоукладываемости и расчитывается по формуле В = В0 -ДВ, л/м\ где Во — начальный расход воды, принимаемый равным количеству воды в смеси без добавок, л/м3, ДВ - поправка на водопотребность песка в присутствии суперпластификатора, л/м3, определяемая по формуле Щ Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 171 ДВ = 5(ВП - BJ, (здесь Вп — водопотребность песка, %, определяемая по методике [38], Впд — то же, с принятой дозировкой пластификатора, %) Расход цемента рекомендуется определять по формуле Ц = В (Ц/В), кг/м3 где Ц/В — цементоводное отношение в бетоне требуемой прочности без добавки Расходы крупного и мелкого заполнителей в опытных месах рассчитываются по формулам Щ = (Рбс-Ц-В)/A+ П/Щ), кг/м' П = Щ (П/Щ), кг/м3 где с6с — средняя плотность свежеуложенного бетона, кг/м3, П/Щ— соотношение масс мелкого и крупного телей в бетоне (В бетонах с добавкой суперпластификатора оптимальное соотношение П/Щ следует увеличивать на 0,03 0,05) После расчета количества материалов проводятся ные замесы и изготавливаются образцы-кубы для оценки прочности бетона по ГОСТ 10180 На основании ных результатов испытания контрольных образцов-кубов строится графическая зависимость прочности бетона от хода цемента По графику Rb = ф(//) определяется рабочий расход цемента, при котором достигается требуемая ность бетона Пятый этап Производственный состав бетона ется путем корректирования дозировки воды (в зависимости от влажности заполнителей) и расхода суперпластификатора Д (в зависимости от его фактической активности А.) 7 3 2 При применении воздухововлекающих добавок в тяжелом и мелкозернистом бетонах для компенсации жения прочности бетона вследствие повышенного содержа- 172 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ ния в нем воздуха D 6 %) рекомендуется уменьшать водо- цементное отношение на 0,02 0,04, а при использовании слабопластифицирующих — на 0,01 0,02 В случае применения добавки для повышения плотности или прочности бетона корректировка состава бетона чается в обеспечении требуемой удобоукладываемости тонной смеси за счет уменьшения количества воды затворе- ния при неизменном расходе цемента При применении добавки для сокращения расхода мента уменьшается расход цемента и воды при неизменном, как правило, водоцементном отношении до получения тонной смеси заданной подвижности или жесткости При использовании добавки ускорителя твердения бетона для сокращения режима тепловой обработки или времени твердения бетона корректировка состава бетона состоит в установлении оптимального количества добавки, емого по наибольшему показателю прочности при ной удобоукладываемости смеси на образцах, подвергаемых тепловой обработке или выдерживаемых в естественных ловиях Возможный прирост прочности бетона, гающегося тепловой обработке, затем используется для кращения ее продолжительности Корректировка состава бетона с добавкой ингибитора розии стали, с газообразующей, кольматирующей или медляющей схватывание добавкой заключается в нии оптимального количества добавки с уменьшением при возможности расхода воды Состав бетона с комплексными добавками должен ректироваться в последовательности входящих в нее нентов в соответствии с составами добавок, приведенных в 6 разделе Примеры подбора состава бетонов с ными добавками приведены в Приложении 3 Щ Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 173 7.4. Назначение режима тепловой обработки бетона с добавками 7 4 1 Ускоренное твердение бетона с добавками можно осуществлять, как правило, в тех же тепловых агрегатах и по тем же режимам, что и бездобавочные бетоны В случае применения добавок, влияющих на сроки схватывания и твердения бетона, необходимо изменять (удлинять либо кращать) нормативный режим тепловой обработки с снованием выбранного режима соответствующими технико- экономическими расчетами Режим тепловой обработки бетона с рами, сильнопластифицирующими, щими ЩСПК, ЩСПК-М2 и СПД-м, воздухововлекаю- щими, уплотняющими и с добавками ингибиторов зии стали не должен отличаться от применяемого для на без добавок 7 4 2 Как отмечалось ранее, при использовании средне- и слабопластифицирующих (кроме ЩСПК, ЩСПК-М2 и СПД-м), газообразующих и добавок-замедлителей вания следует удлинять режим тепловой обработки, матривая предварительное выдерживание бетона и шая скорость подъема температуры В нормативной ратуре [7] отмечается, что длительность тепловой обработки бетона со слабопластифицирующими добавками (кроме ЩСПК, ЩСПК-М2 и СПД-м) должна составлять не менее 11 ч для бетонов на портландцементах и не менее 14 ч для бетонов на шлако- и пуццолановых цементах При этом до тепловой обработки бетон должен вьщерживаться не менее 2 ч, а скорость подъема температуры не должна превышать 15 20 *С/ч Тепловую обработку бетонов со среднепластифицирую- щей добавкой ЛСТ следует производить по режимам, занным в табл 24 174 Добавки в бетоны и строительные растворы Таблица 24 Режимы тепловой обработки бетонов с добавкой ЛСТ Вид вяжущего Портландцемент Портландцемент Портландцемент Шлако-, пуццолановый портландцемент Специальные к бетону F300 и более или W6 и более до F300 или cW2 W4 - - обработки длительность, ч C) + 3+10 + 2 B) + 3 + 8 + 2 B) + 3 + 6 + 2 B) + 4 + 8 + 2 темпера- 50 70 80 85 90 95 Примечание Длительность отдельных периодов тепловой обработки варительное выдерживание бетона при Т = 15 20 °С + подъем температуры до максимальной + изотермический прогрев при максимальной температуре + снижение температуры Если условия производства на технологическом се не позволяют использовать удлиненные режимы вой обработки (не достаточно тепловых агрегатов для ребойной работы), целесообразно в бетон совместно со сла- бопластифицирующими добавками или ЛСТ вводить и рители твердения В таких случаях можно использовать мативные режимы тепловой обработки, как для вочных бетонов 7 4 3 При использовании добавок-ускорителей ния с целью сокращения продолжительности ТВО бетона и увеличения оборачиваемости тепловых агрегатов вочный расчет длительности тепловой обработки Вд можно выполнять по условию, приведенному в п 2 3 2 Возможность сокращения длительности отдельных этапов тепловлажностной обработки бетона следует уточнять по зультатам экспериментальных исследований При необходимости корректировки режима тепловой работки изделий и конструкций, отформованных из литых [ Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 175 или высокоподвижных смесей с добавками каторов, возможно, не изменяя общей продолжительности цикла, увеличить время предварительного выдерживания, уменьшить скорость подъема температуры и сократить од изотермического обогрева Тепловую обработку изделий из легкого бетона следует изводить по режимам, установленным в СНиП 3 09 01 [39] Режимы тепловлажностной обработки бетона с ми должны уточняться и корректироваться лабораторией спериментально для каждой партии вновь поступивших мента и добавки Прочность бетона с добавками (распалубочная, точная, отпускная, проектная) не должна отличаться от ответствующей прочности, установленной действующими стандартами или техническими условиями для бетонов без добавок После тепловой обработки для изделий и рукций, отформованных из бетона с добавками, не ется специального ухода 7.5. Контроль за производством работ и качеством бетона 7 5 1 Технический контроль качества работ при лении бетонных и железобетонных изделий из смесей с бавками должен осуществляться систематически, в ствии с требованиями действующих стандартов, но-технической и проектно-технологической документации, как и для производства изделий из бетонов без добавок Технический контроль включает — входной контроль (проверка качества поступающих териалов, сырья, комплектующих изделий и рикатов); — операционный, выполняющийся в процессе водственной операции или после ее завершения, 176 Добавки в бетоны и строительные растворы [ — приемочный, предусматривающий оценку ствия качества продукции стандартам и техническим условиям При планировании и выполнении контроля ческого процесса приготовления растворов химических бавок следует предусматривать систематический контроль плотности товарного (жидкого) продукта и плотности створов рабочей концентрации, а также контроль за дением правил хранения добавок на складе и в тельных емкостях рабочих растворов По истечении срока хранения добавок необходимо ствлять проверку соответствия их качества всем требованиям технических условий При проверке плотности раствора добавки следует вать ее изменение в зависимости от температуры раствора Пт =n20-A(t- 20), где Пт — проверяемая плотность раствора добавки, г/см3, Я20 - плотность раствора при температуре 20 "С, г/см3, А - температурный коэффициент плотности, t - температура раствора в момент определения его ности, °С 7 5 2В процессе приготовления бетонных смесей и мования изделий систематической проверке подлежат — правильность дозирования рабочего раствора добавки и воды, — соответствие времени перемешивания бетонной смеси с добавками, — соответствие заданным показателям подвижности и сткости (для пластифицирующих добавок), воздухо- вовлечения (для газообразующих и воздухововлекаю- щих добавок), средней плотности бетона (для разующих и воздухововлекающих добавок и ных на их основе); Щ Глава 7 Особенности технологии бетона с добавками 177 — качество смазки форм, параметры формования, новленные для данных изделий с учетом применяемых добавок 7 5 3 Дозирование добавок должно осуществляться с ностью в пределах ± 2 % их расчетного количества При объемном дозировании растворов добавок мо учитывать влияние температуры на содержание добавки в 1 л раствора при данной температуре где Дт — содержание добавки в 1 л раствора при данной температуре Т, кг; Д20 - то же, при температуре 20 "С, кг, Пт, П20 — плотность раствора соответственно при пературе Т и 20 °С 7 5 4В период ускоренного твердения бетона с ками особое внимание следует уделять контролю времени предварительного выдерживания при стендовом способе изводства изделий, а также контролю скорости подъема пературы в начале периода подогрева изделий 7 5 5 Контроль и оценку прочности бетона с добавками следует осуществлять с соблюдением установленного ни испытаний после окончания цикла тепловлажностной работки (после выгрузки изделий из камеры) , Контроль прочности бетона должен производиться тистическим методом в соответствии с требованиями ГОСТ 18105, позволяющим достичь постоянства принятой при расчете конструкций обеспеченности нормативных противлений бетона (класса) 7 5 6 При работе с химическими добавками необходимо строго соблюдать правила техники безопасности и ственной санитарии, согласно требованиям СНиП 12-03-2001, СНиП 12-04-2002, ГОСТ 12 1 007, а также указания ческих условий и других нормативно-технических документов [1,7] Приложения Приложение 1 Алфавитный перечень добавок Условное обозначение 10-03 113-63 136- 57М 136-41 40-03 50-03 АМСР-3 АОС Аплассан АПЛ Ареком-4 БГ Белковый отстой БХК БХН БЭ ВЛХК ВРП-1 и ВРП-Э50 ГКЖ-10.ГКЖ-11 ГП Дефомикс Дофен ДФ ДЭГ-1 КБ КИ-1 КМХ Наименование Суперпластификатор Фенилэтоксисилоксан Полигидросилоксан Полигидросилоксан Суперпластификатор Суперпластификатор Алюмометилсиликонат натрия Пенообразователь аль- фаолефинсульфонат на- Пластификатор Пенообразователь Ареком Бентонитовая глина Пластификатор Бихромат калия Бихромат натрия Битумная эмульсия Пластификатор Пластификатор Пластификатор Гипан Полифункциональный модификатор Суперпластификатор Диэтиленгликолевая смо- Катапин-бактерицид Катапин-ингибитор Органо-минеральная добавка Нормативный документ ТУ 44-3-874 ТУ 6-02-995 ТУ 6-02-694 ГОСТ 10834 ТУ 38-4-0258 ТУ 21-33-54 ТУ 6-02-700 ТУ 14310945007 ТУ 6-01-24-63 ТУ 31-10 ТУ 39-043 ГОСТ 18-341 ГОСТ 2652 ГОСТ 2651 ТУ 81-05-34 ТУ 64-11-02 ТУ 6-02-696 ТУ 6-01-166 ТУ 5870-004-58042865 ТУ 14-6-55 ТУ 6-05-1823 ТУ 6-01-1026 ТУ 6-01-4089387-34 ТУ 5870-003-49938321 I Приложения 179 Продолжение прил 1 Условное обозначение код-с кп ктп КЧНР Лигнопан Б-4 Лигнопаны Б-1.Б-3 Лигнопаны Б-2, Б-2Т, Б-2У Линамикс ЛМГ лет ЛСТМ-2 ЛСТ-МЩ-1 лхд М Mt МБ 10-01, МБ 10-ЗОС, МБ 10-50С, МБ 10-100С Молочная ротка Монолит М-1 Монолит М-2 Морпен МТС-1 МФ-АР МЦ НЖ Наименование Пластификатор Кормовая патока Клей таловый пековый Пластификатор Противоморозная и стифицирующая Пластификаторы Ускорители твердения Полифункциональный модификатор Пластификатор Пластификатор Пластификатор Пластификатор Пластификатор Мочевина Пластификатор Мыло- Органо-минеральные добавки Замедлитель схватывания Пластификатор Полифункциональный модификатор Пенообразователь Мор- Пластификатор Суперпластификатор Метилцеллюлоза растворимая Нитрат железа Нормативный документ ТУ 3021 ТУ 18 РСФСР 409 ОСТ 13-145 ТУ 38-602-22-17 ТУ 5870-002-49938321 ТУ 2601-002-20127879 ТУ 2601-002-20127879 ТУ 5870-001-58042865 ТУ 234 БССР 372 ОСТ 13-183-83 ТУ 13-0281036-16 ТУОП 13-62-185 ТУ 13-4000177-128 ГОСТ 2081 ГОСТ 13302 ТУ 5743-083-46854090 ГОСТ 49-92 ТУ 69-350- БССР ТУ 2499-003-40511650 ТУ 0258-002-01013393 ТУ 67-542 ТУ 6-05-1926 ТУ 6-01-1857 ГОСТ 4111 180 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Продолжение прил 1 Условное обозначение НИЛ-20 НИЛ-21 НК (селитра кальциевая) НКМ НН НН, ННК ННХК НТФ ческий порошок) НТФ (раствор) НЧК ОКЗИЛ ОП ОТП П ПАП-1, ПАК ПАЩ ПБ-2000 ПГЭН ПДК Пеностром ПМЩ ПО-ЗНП ПО-6К ПО-6НП Наименование Пластификатор Пластификатор Нитрат кальция Соединение нитрата каль- Нитрит натрия Нитрат натрия Нитрит-нитрат кальция Нитрит-нитрат-хлорид кальция Нитрилотриметиленфос- фоновая кислота Нитрилотриметиленфос- фоновая кислота Пластификатор Пластификатор Препарат воздухововле- кающий Омыленный таловый пек Поташ Пудра алюминиевая Пластификатор Пенообразователь для пенобетона Этилгидридсесквиоксан Пластификатор Пенообразователь стром Пластификатор Пенообразователь для пожаротушения Пенообразователь для пожаротушения Пенообразователь для пожаротушения Нормативный документ ТУ 400-802-4 ТУ 400-1-102-1 ГОСТ 4142 ТУ 6-03-349 ГОСТ 19906 ГОСТ 828 ТУ 6-18-194 ТУ 6-18-194 ТУ 6-09-52-83 ТУ 6-02-1171 ТУ 38-602-22-18 ТУ 84-229 ГОСТ 8433 ОСТ 13-145 ГОСТ 10690 ГОСТ 5494 ТУ 6-03-26 ТУ 2481-185-05744685 ТУ 6-02-280 ТУ 6-03-20-70 ТУ 0258-001-22299560 ТУ 18-780 ТУ 38-00-05807999-20 ТУ 38-10740 ТУ 38-00-05807999-33 I Приложения 181 Продолжение прил 1 Условное обозначение ПО-6НП-М ПО-ПБ-1 ПОЭ ПФЛХ ПФМ-НЛК ПФп ПФС Рела>шкс PC РСБ-500 С С-1 с-з C-3M-15 C-89 СА сдо СЖ СМФ сн снв СПД-м СПДФ ССП ТБН тн ТНФ Наименование Пенообразователь для пожаротушения Пенообразователь для пенобетона Полиоксиэтилен Пластификатор Полифункциональный модификатор Пластификатор Пластификатор Полифункциональный модификатор Регенерационные стоки Замедлитель схватывания и твердения Сульфонол Пластификатор Разжижитель Полифункциональный модификатор Смола полиаминная Сульфат алюминия Смола древесная омылен- Сульфат железа Разжижитель Сульфат натрия Смола неитрализ возду- хововлекающая Пластификатор Пластификатор Сернокислые соли пена- Тетраборат натрия Тиосульфат натрия Тринатрий фосфат Нормативный документ ТУ 2481-015-05807999 ТУ 2481-001-31820565 ТУ 6-05-231-340 ТУ 81-05-71 ТУ 2493-010-04786546 ТУ УзССР 33 ПБ-02 ТУ 84-1067 ТУ 5870-002-14153664 ТУ 18-2-18 ТУ 6-4919 ТУ 6-01-1001-77 ТУ 6-14-10-55 ТУ 6-36-020429-625 ТУ 2601-003-51831493 ТУ 6-05-1224 ГОСТ 12966 ТУ 13-05-02 ГОСТ 4148 ТУ 6-14-929 ГОСТ 6318 ТУ 81-05-7 ТУ 38-30318 ТУ 38-502 ТУ 38-40783 ГОСТ 8429 ТУ 244 ГОСТ 201 182 Добавки в бетоны и строительные растворы [ Окончание прил 1 Условное обозначение ТЭАС ТЭГ-1 Универсал-П-2 УПБ УПДМ ФНС ХДСК-1 ХДСК-3 ХЖ хк хн чсщ щспк ЩСПК-М2 Наименование Пенообразователь - твор триэтаноламиновых солеи смола пластификатор Пластификатор Ускоряющая противомо- розная добавка Формиат натрия спирто- вый Пластификатор Пластификатор Хлорид железа Хлорид кальция Хлорид натрия Черный сульфатный ще- Пластификатор Пластификатор Нормативный документ ТУ 0258-002-01013393 ТУ 6-05-1823 ТУ 5870-119-46854090 ОСТ 18-126 ТУ 64-6-381 ТУ 38-50274 ТУ 65-336-80 ТУ 65-33-26 ГОСТ 4147 ГОСТ 450 ГОСТ 13830 ТУ 113-03-488 ТУ 113-03-616 Щ Приложения 183 Приложение 2 Основные положения техники безопасности и производственной санитарии при складировании и приготовлении химических добавок Химические добавки должны отпускаться, перевозиться и храниться на складах в закрытой таре Добавки, ные в бумажные мешки, деревянные ящики, кие барабаны, должны складироваться на поддонах в белях Высота штабеля при механизированной укладке жна быть менее 2,5 м, а при ручной - менее 1,5 м Добавки в других упаковках (стеклянные бутыли, металлические нистры, картонные коробки и другие) должны храниться на стеллажах Вентиляция помещений, в которых производятся работы с добавками, должна соответствовать требованиям СНиП 2 04 05 В местах приготовления водных растворов добавок жны быть вывешены инструкции по безопасной работе и оказанию первой помощи Кристаллические добавки нитрита и нитрата натрия, рата кальция должны храниться в упакованном виде в тилируемых, закрытых и сухих складских помещениях рещается совместное хранение этих продуктов с другими солями, с легковоспламеняющимися газами и жидкостями, органическими веществами, горючими материалами, ствами на спиртовой основе, радиоактивными веществами, а также — с едкими, коррозионно-активными и ми веществами По пожарной опасности склады твердых добавок НК, НН и НН, относятся к категории «В» (по горючей таре) и должны быть построены из негорючих материалов Противопожарные разрывы между зданиями склада III степени огнестойкости должны быть более 15 м В отделениях по приготовлению растворов химических добавок при работе с НН, ННК и ННХК, которые являются 184 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ ядовитыми веществами, предельно допустимая ция (ПДК) окислов азота N0 и N02 (в пересчете на N02) в рабочей зоне не должна превышать 5 мг/м3 Емкости для хранения, приготовления и переноски водных растворов этих добавок, а также добавок БХН и БХК, необходимо чать предупредительной надписью «Яд» Не допускается сливать в канализацию и в водоемы санитарно-бытового пользования водные растворы указанных добавок щается смешивание водных растворов НН с кислотами, а также - с кислыми солями, в том числе с ЛСТ, чтобы избежать разложения нитрита натрия Химические добавки мочевина и соединение нитрата ция с мочевиной, являясь пожароопасными продуктами, должны храниться в отдельных складах с несгораемыми нами не ниже I степени огнестойкости Склады для ния этих добавок относятся к категории «В» и классу трооборудования П-И-а с химически активной средой Запрещается применение электропрогрева для бетона с газообразующими добавками ПАК, ПГЭН, полигидросилок- санов 136-41, 136-157М Водные растворы добавок суперпластификаторов жароопасны, но продукты, образующиеся после их ния, могут образовывать взрывоопасную смесь, поэтому места их проливов в помещении, а также тара и ная посуда должны быть промыты водой В местах хранения и работы с концентрированными створами добавок ЩСПК, ЩСПК-М2 и СПД-м ется курение и применение открытого огня При производстве газобетонов должны применяться взры- вобезопасные алюминиевые пасты, приготовляемые из миниевой пудры в отдельном помещении Алюминиевая пыль по степени воздействия на организм человека сится к 4 классу опасности, поэтому ее ПДК в воздухе бочей зоны не должна превышать 2 мг/м3 Щ Приложения 185 Алюминиевая пудра во взвешенном состоянии в ре воздуха (аэрозоль) взрывоопасна, а в насыпном нии (аэрогель) пожароопасна, поэтому металлические ки с пудрой должны храниться на расстоянии не менее 1 м от отопительных приборов Тушение загоревшейся пудры должно производиться сухим песком, глиноземом, зитовым порошком, листовым асбестом Пылящие места загрузки и выгрузки у бункеров, виброгазобетоносмесите- лей должны быть оборудованы укрытиями, ми к аспирационным системам При применении комплексных добавок для ния и дозирования водных растворов каждого из тов должны использоваться отдельные емкости ние компонентов комплексных добавок должно ся в дозаторе воды непосредственно перед их подачей в бетоносмеситель Подача растворов химических добавок в бетонные смеси должна производиться по трубам из ров с автоматическим управлением Перед допуском к работе рабочие, должны пройти руктаж по технике безопасности при работе с добавками К работе с добавками допускаются рабочие, прошедшие дицинское освидетельствование и обученные безопасным тодам работы с химикатами К работе с добавками НН, НК, ННК, ННХК, ЩСПК, ЩСПК-М2 и СПД-м могут быть допущены лица старше 18 лет Для рабочих, занятых погрузочно-разгрузочными тами, приготовлением растворов добавок НН, НН15 ННК и ННХК должны быть оборудованы бытовые помещения К работе с добавками П, НН, НК, ННК, ННХК, тор ПАЩ не допускаются рабочие, у которых повреждены кожные покровы При случайном попадании вредных ществ на кожу их следует смыть проточной водой Коллективные и индивидуальные средства защиты для рабочих, работающих с добавками, представлены в це 25 186 Добавки в бетоны и строительные растворы Щ Таблица 25 Защитные средства для рабочих, работающих с добавками защитные Средства 2 5 1 3 I *! Яр ор Вредно ствие на * Пожаро- и взрывобезог ность ? и ^ вание добавок « ^ т - 3 ¦е- В Суперпла ~ а, рес- резино- JTKH И и попа-ожныемыватьструейСпецодеждпираторы,ные очки,фартук Прдании напокровы собильнойеобменнаяочно-вытяж-зентиляцияОбщпритнностваже-кро-при