Химические добавки к бетонам

    Химические добавки, вводимые в состав бетонных смесей, в процессе их приготовления, подразделяют на поверхностно – активные добавки, добавки – ускорители твердения и противоморозные добавки.

    Поверхностно – активные вещества (ПАВ) по характеру действия делятся на следующие группы: пластифицирующие, пластифицирующие – воздухововлекающие, воздухововлекающие микропенообразующие.

    Пластифицирующие добавки применяются для повышения пластичности бетонных смесей, экономии цемента и придания бетону большей прочности и морозостойкости, водонепроницаемости. К этой группе добавок относятся сульфитно – дрожжевая бражка (СДБ), пластификатор адипиновый (ПАЩ – 1), водорастворимый (ВРП – 1), упаренная последрожжевая барда (УПБ) и др. Широко применяют суперпластификатор С – 3: при этом снижается трудоемкость укладки  и увеличивается скорость твердения бетона.

    Пластифицирующие – воздухововлекающие добавки способствуют связности и однородности бетонных смесей. Увеличение содержания воздуха в смеси приводит к замедлению скорости твердения бетона. При содержании вовлеченного воздуха 5% значительно улучшаются формовочные свойство бетонной смеси, что позволяет уменьшить значение В/Ц и сократить расход цемента. К этой группе добавок относятся мылонафт (М1), пластификатор адипиновый (ПАЩ-1), омыленная растворимая смола (ВЛХК), нейтрализованный черный контакт (натривый) (НЧК). Введение этих добавок повышает прочность бетона при растяжении, трещиностойкость, газо – и водонепроницаемость, солестойкость.

    Воздухововлекающие добавки способствуют вовлечению в смесь воздуха в виде пузырьков. С одной стороны это приводит к незначительному уменьшению прочности бетона, а с дрогой – при содержании вовлеченного воздуха менее 5% - пластифицирующее действие добавок позволяет уменьшить В/Ц и получать бетон требуемой прочности с сокращенным расходом цемента. К этой группе добавок относятся: смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), синтетическая поверхностно – активная добавка (СПД), смола древесная омыленная (СДО), омыленный древесный пек (ЦНИПС – 1) и др. Введение этих добавок значительно повышает морозостойкость бетона, несколько увеличивает прочность бетона при растяжении, увеличивает водонепроницаемость.

     Газообразующие добавки, вводимые при приготовлении бетонной смеси, обеспечивают  образование в бетоне равномерно распределенных замкнутых пор. Эти добавки замедляют твердение бетона на разных стадиях, что требует удлинения предварительной выдержки изделий перед тепловой обработкой. К этой группе добавок относятся : полигидросилоксан (ГКЖ – 94), пудра алюминиевая (ПАК) и др. Введение указанных добавок повышает морозостойкость, долговечность и водонепроницаемость бетона.

    Добавки – ускорители твердения интенсифицируют процессы гидратации цемента и приводят к ускорению твердения бетона, выдерживаемого в естественных условиях, а также к увеличению его прочности сразу после тепловой обработки и в возрасте 28 суток. К этой группе добавок относятся: сульфат натрия (СН), нитрат натрия (НН), хлорид кальция (ХК), нитрат кальция (НК), нитрит – натрат – сульфат натрия (ННСН), нитрит – нитрат – хлорид кальция (ННХК). Оптимальное количество добавок устанавливается экспериментально. При этом необходимо учитывать побочное отрицательное действие некоторых добавок на арматуру, приводящее к коррозии, или на бетон – появление высолов.

    Противоморозные добавки придают бетону способность твердеть при отрицательной температуре. К этой группе относятся нитрит натрия (НН), хлорид кальция (ХК), поташ (П), хлорид натрия (ХН) и другие, а также их сочетания. Вид и количество добавок зависит от температуры твердения бетона.

    Комплексные добавки представляют собой сочетания добавок разных групп, приведенных выше. Применение их предпочтительнее, чем каждой из добавок в отдельности. Наиболее эффективными зарекомендовали себя комплексные добавки из ПАВ (СДБ+СНБ, СДБ+ГКЖ-94 и др.) и электролитов (СДБ+СН, СДБ+ННХК, СДБ+НН и др.). Комплексная добавка позволяет в большей степени уменьшить расход цемента, чем каждая добавка в отдельности.

    Вид и количество добавок назначают согласно «Руководства по применению химических добавок в бетоне» М., 1981.

Основные химические добавки к бетону.

 Примечание: 1. Рекомендуемое количество добавок относится к применению

                            портландцемента и быстротвердеющего портландцемента.

                         2. Приведенное количество добавок применяется и для комплексных

                             добавок.

    При проектировании составов бетона с добавками следует учитывать, что добавки не изменяют характера основных зависимостей, в частности зависимости подвижности смеси от расхода воды; прочности бетона от активности цемента и водо-цементного отношения, а только изменяют количественное отношение между разными факторами. Величина подобных изменений зависит от дозировки добавки и может быть учтена на основе рекомендаций, содержащихся в технических условиях, или инструкции по применению данной добавки или установлена  по результатам предварительных опытов. Например, введение в смесь пластификаторов и суперпластификаторов уменьшает водопотребность бетонной смеси до 30 %.

    Добавки – ускорители твердения, заметно изменяя твердение бетона в раннем возрасте, практически мало влияют на его прочность в возрасте 28 суток.

    В отдельных случаях повышение прочности составляет не более 10…15%, поэтому можно полагать, что добавки ускорители твердения не меняют зависимости прочности бетона от цементно – водного фактора в возрасте 28 суток, а возможное влияние можно учитывать поправочным коэффициентом.

    Возможное повышение прочности бетона вследствие применения добавок в возрасте 1 сутки приведено в таблице:

    Наилучшие результаты достигаются тогда, когда твердение бетона с добавками происходит при несколько повышенной температуре. Это позволяет в раннем возрасте получить достаточно высокую относительную прочность бетона и в некоторых случаях отказаться от тепловой обработки.

    Применение добавок нормируется в некоторых ГОСТах. Так в ГОСТе 7473 «Смеси бетонные, технические условия» для приготовления жестких смесей должны использоваться воздухововлекающие добавки или другие структурообразующие добавки без увеличения расхода цемента. В ГОСТе 6665 «Камни бетонные и железобетонные бортовые, технические условия» и ГОСТе 17608 «Плиты бетонные тротуарные, технические условия» приведены объемы добавок, применяемых для приготовления бетонных смесей. Так в качестве воздухововлекающей добавки рекомендуется использовать смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ) по ТУ 81-05-75 в объеме 0,01…0,02% от массы цемента в перерасчете на сухое вещество.

    Эффективность введения воздухововлекающих добавок для повышения морозостойкости может быть увеличена путем введения в состав бетонов специальных твердых добавок, уже имеющих в своей структуре поры, выполняющие в бетоне роль резервных пор, в которых происходит сжатие воды при замерзании. В качестве таких добавок используется молотый цементный камень (МЦК) и измельченный ячеистый бетон автоклавного твердения (МЯБ). МЦК представляет собой продукт помола затвердевшего цементного теста, приготовленного затворением цемента небольшим количеством воды (не более величины требуемой для получения теста нормальной густоты ). Для приготовления добавки МЯБ используются отходы (так называемые «горбушки») производства ячеистого бетона автоклавного твердения приготовленного на цементном вяжущем. Рекомендации по применению этих добавок даны в [5].

    Учитывая, что установки «Мастек» работают на жестких смесях, в качестве добавок рекомендуется применять воздухововлекающие добавки. Применение пластифицирующих добавок дает экономию цемента и увеличение прочности бетона в первые несколько суток естественного твердения.