Контроль качества бетонной смеси. Добавки в бетон

В комплексных добавках III группы сочетание электролитов с разным механизмом воздействия на бетонную смесь и бетон позволяет устранить недостатки некоторых однокомпонентных добавок и добиться полифункционального эффекта. Например, сочетание ускорителей твердения и ингибиторов (ННХК; ХК+НН, ННК) уменьшает опасность коррозии арматуры в железобетонных конструкциях, а сочетание поташа и алюмината натрия регулирует сроки схватывания бетонной смеси. Наиболее широко комплексные добавки III группы используют при зимнем бетонировании.

Особое развитие комплексные добавки получили с созданием и внедрением в промышленность суперпластификаторов (IVгруппа). Многие суперпластификаторы по существу представляют собой комплексные добавки на основе высокоэффективных поверхностно-активных веществ. Например, суперпластификатор С-3 наряду с основным действующим компонентом -продуктом конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида содержит небольшие добавки лигносульфонатов и сульфата натрия. К суперпластификаторам добавляют хлорид, нитрат и глюконат кальция, тиосульфат и бикарбонат натрия, лигносульфонаты, полиоксиэтилен, карбоксиметилцел-люлозу, синтетические микропенообразователи, соли винной кислоты, производные Сахаров и другие вещества. Введение в суперпластификаторы дополнительных компонентов позволяет регулировать сроки схватывания и темп твердения бетона; увеличить сроки сохранения подвижности бетонной смеси; уменьшить водоотделение и расслоение бетонной смеси; регулировать воздухосодержание бетонной смеси, пористую структуру бетона и ее проницаемость и тем самым обеспечивать заданную морозостойкость; повысить плотность, водонепроницаемость и прочность бетона; улучшить качество поверхности бетона; уменьшить расход синтетического продукта и снизить стоимость добавки без ухудшения ее свойств. В зависимости от назначения комплексной добавки подбираются дополнительные компоненты к суперпластификатору.

В нашей стране разработаны  и внедряются в технологию бетона высокоэффективные комплексные  добавки на основе суперпластификаторов. Комплексные добавки, включающие суперпластификатор и ускоритель твердения (С-3+СН,10-03+СН, С-З+ННХК, 10-03+ННХК и др.), сокращают на 20 ... 40% время тепловлажностной обработки, особенно при форсированных режимах обработки, а в некоторых случаях позволяют отказаться от нее. Для экономии суперпластификатора и лучшего сохранения подвижности бетонной смеси во времени применяют стабилизаторы, например СДБ. В производстве сборного железобетона эффективны комплексные добавки 10-03+СДБ+ННХК, 10-03+СДБ+СНидр.

Для повышения морозостойкости  эффективны комплексные добавки, включающие суперпластификатор и воздухововлекающий компонент (С-З+СНВ, 10-03+СНВ, 10-03+СДБ+СНВ и др.). Для интенсификации твердения в них может вводиться ускоритель твердения, для защиты арматуры от коррозии- ингибитор (С-3+СНВ+ННХК, 10-03+СНВ+ННХК). Применение подобных добавок обеспечивает высокую морозостойкость бетонов, полученных на основе высокоподвижных и литых бетонных смесей.

В состав комплексных добавок, предназначенных для повышения  коррозионной стойкости железобетонных конструкций в агрессивной среде, включают суперпластификатор, гидрофобизирующую воздухововлекающую добавку и эффективные ингибиторы: нитрит натрия, тетраборат натрия, бихромат калия (С-3+СНВ+НН, 10-03+СНВ+НН, С-З+ГКЖ-10+БК, 10 03+ГКЖ-Ю+НН).

Для значительного увеличения времени сохранения подвижности  бетонной смеси (до 3 ... 6 ч) к суперпластификаторам добавляют замедлители схватывания (НТФ, КП).

Комплексные добавки на основе суперпластификаторов являются наиболее эффективными и перспективными модификаторами свойств бетонной смеси и бетона и в ближайшие годы применение их в технологии бетона будет развиваться быстрыми темпами.

К комплексным добавкам V группы можно отнести сложные многокомпонентные комплексы, предназначенные для специальных целей. Например, к ним относится добавка, включающая ПАК+СДБ+СН и предназначенная для получения безусадочных и расширяющихся бетонов, и др. К этой группе комплексных добавок можно отнести и битумные эмульсии и эмульсосуспензии. Эти добавки обладают гидрофобно-пластифицирующим эффектом и применяются для повышения непроницаемости бетона. В состав битумной эмульсии входят битум (как правило, марки БН), СДБ, служащая эмульгатором, - 5%, вода - 45%. Эмульсосуспензия содержит 45% битума, 2% СДБ (50%-ного водного раствора), 53% каолиновой суспензии. Битумные дисперсии вводят в бетонную смесь в количестве 5 ... 7% от массы цемента^ При использовании битумных эмульсий необходимо учитывать, что выделяющиеся при гидролизе цемента соли кальция могут менять химическую природу некоторых эмульгаторов, что приводит, в свою очередь, к превращению прямой эмульсии (битум в воде) в обратную (вода в битуме). В результате вместо положительного может наблюдаться отрицательное влияние подобных эмульсий на бетонную смесь и бетон. СДБ является эмульгатором, не вызывающим обращения фаз, и может успешно использоваться в этом качестве.

Улучшению свойств битумных эмульсий способствует применение твердых  порошкообразных эмульгаторов-стабилизаторов. Добавление высокодисперсных гидрофильных компонентов, например, каолина, бентонитовой глины с краевым углом смачивания менее 90°, способствует получению прямой эмульсосуспензии, в которой при смешивании с цементным тестом не происходит обращения фаз.

Комплексные добавки, включающие эмульгатор (СДБ) или выравниватель (вещество, способствующее равномерному распределению одного компонента в  другом, например ОП-7), гидрофобизатор (СНВ и др.) и тонкодисперсные  гидрофильные порошки (бентонитовая глина) используют для стабилизации свойств литых бетонных смесей. Совместное применение подобных добавок в сочетании с суперпластификатором обеспечивает получение литых нерасслаивающихся бетонных смесей.

Комплексные добавки выпускают  в виде готового продукта либо приготавливают непосредственно на бетоносмесительных узлах из отдельных компонентов, что требует дополнительного  оборудования и затрат. Наиболее технологично применение водных растворов и паст-добавок, а для районов Крайнего Севера и Дальнего Востока - порошкообразных  добавок.

Комплексная минерально химическая добавка БИО - НМ

Ранее выпускаемая под маркой КМХ

Добавку "БИО-НМ" рекомендуется применять для бетонов с высокими требованиями по морозостойкости, прочности и водонепроницаемости;

- В промышленном и гражданском строительстве (сборные строительные, тонкостенные и густоармированные конструкции);

- При строительстве гидротехнических сооружений (мосты, плотины, шлюзы, тоннели, фундаменты, бассейны, подвалы, тротуарную плитку, самовыравнивающие полы) и т.д.;

Основной эффект действия добавки - повышение прочности и непроницаемости бетона и раствора за счет уплотнения структуры.

"БИО-НМ" - повышает водонепроницаемость бетона на 4-7 ступеней. Водонепроницаемость бетона (\Л/16-

20) обеспечивается за счет уплотняющего эффекта действия добавки, при этом достигается снижение расхода воды более 30-35%.

"БИО-НМ" - увеличивает прочность бетона на 180-200%, за счет наличия аморфного кремнезема и пластифицирующих добавок.

"БИО-НМ" - увеличивает подвижность.

Пластифицирующий эффект действия добавки в бетоне относится к первой группе подвижности бетонной смеси увеличивается от П1 (2-4см) до П5 (20-25см).

"БИО-НМ" - повышает морозостойкость бетона, это обеспечивается введением специальных компонентов, способствующих вовлечению мелкодисперсного воздуха. Получены бетоны с морозостойкостью 800-900 циклов.

"БИО-НМ" - ускоритель твердения (см. 2-ю строку результатов испытаний добавки КМХ)

Добавка не снижает защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре, что позволяет использовать ее при изготовлении железобетонных изделий.

"БИО-НМ" - увеличивает в 1,3 раза уровень сульфатостойкости бетонов по сравнению с бетонами без добавки.

Расход добавки составляет 2-5% (2-5кг на 100кг цемента) от массы цемента в зависимости от требований предъявляемых к бетонам (использовать бездобавочный цемент Д-0),

Добавка вводится вместе с сухими компонентами, перемешивается в мешалке принудительного действия (время перемешивания увеличить на 20%), затем добавляется вода затворения, расход воды затворения необходимо сократить на 30-35%!

Результаты испытаний добавки "КМХ" в бетонных смесях

 Пластификаторы

Пластификаторы бетонных смесей начали широко применяться в 40 ... 50-х годах, и сегодня они занимают ведущее место среди химических добавок, применяемых в технологии бетона. В качестве пластифицирующих добавок широко используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), нередко получаемые из вторичных продуктов и отходов химической промышленности. ПАВ делят на две группы: I группа - пластифицирующие добавки гидрофильного типа, способствующие диспергированню коллоидной системы цементного теста и тем самым улучшающие его текучесть; II группа - гидрофобизирующие добавки, вовлекающие в бетонную смесь мельчайшие пузырьки воздуха. Молекулы поверхностно-активных гидрофобных добавок, адсорбируясь на поверхности раздела воздух - вода, понижают поверхнотное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки воз-ха в цементном тесте. Добавки II группы, имея основным назначением регулирование структуры и повышение стойкости бетона, обладают при этом заметным пластифицирующим эффектом.

Из добавок I группы наиболее широко известна сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ). Эта добавка представляет собой кальциевые соли лигно-сульфоновых кислот. Получают ее в виде жидкости из сульфитных щелоков, образующихся при переработке целлюлозы. Выпускают также пластификатор адипиновый щелочный (ПАЩ-1), упаренную последрожжевую барду (УПБ), пластификатор ВРП-1 и др.

К добавкам II группы относят: смолу нейтрализованную воздуховов-лекающую (СНВ); натриевую соль абиетиновой кислоты, получаемую в виде порошка или жидкости путем омыления канифоли едким натром; омы-ленный древесный пек (препарат ЦНПИПС-1) - пасту, получаемую нейтрализацией едким натром жидких кислот древесного пека; смолу древесную омыленную (СДО), синтетическую поверхностно-активную добавку (СПД), получаемую из отходов нефтепереработки, сульфанол (С), (ОП) и др.

В обычных бетонах в  качестве пластификатора широко используют СДБ. СДБ повышает подвижность бетонной смеси, ее однородность, текучесть при  перекачивании насосом, способствует сохранению удобоукладываемости смеси во времени, позволяет за счет уменьшения расхода воды сократить на 8... 12% расход цемента, либо при неизменном расходе цемента понизить водоцементное отношение и несколько повысить прочность бетона, его водонепроницаемость и морозостойкость. СДБ несколько замедляет твердение бетона в раннем возрасте, поэтому при производстве сборного железобетона ее применяют в сочетании с добавками ускорителями твердения цемента; уменьшает тепловыделение цемента в первые дни твердения, что облегчает возведение массивных железобетонных сооружений; СДБ в основном воздействует на цементное тесто, поэтому наиболее эффективно ее применение в бетонах с достаточно высоким расходом цемента.

Воздухововлекающие добавки используют главным образом для повышения морозостойкости бетонов и растворов. Эти добавки несколько понижают прочность бетона (1% вовлеченного воздуха снижает прочность бетона на сжатие на 3%), поэтому не следует в бетонную смесь с целью ее пластификации вводить большое количество воздухововлекающей добавки. Содержание вовлеченного воздуха составляет обычно 4 ... 5%. В этом случае прочность бетона практически не снижается, так как отрицательное влияние вовлеченного воздуха нейтрализуется повышением прочности цементного камня вследствие уменьшения водоцементного отношения за счет пластифицирующего эффекта добавки. Воздухововлекающая добавка гидрофобизирует поры и капилляры бетона, а воздушные пузырьки служат резервным объемом для замерзания воды без возникновения больших внутренних напряжений. В результате значительно повышаются водонепрони-цаемость и морозостойкость бетона. Воздухововлекающие добавки более эффективны в бетонах с малыми расходами цемента.

К гидрофобно-пластифицирующим добавкам относят также кремн нийорганические жидкости: метилсиликонат натрия (ГКЖ-11), этилсилико-нат натрия (ГКЖ-10) и этилгидросилоксановую жидкость (ГКЖ-94). Применяют их для увеличения стойкости бетонов и растворов в агрессивной среде, повышения долговечности бетона, а также в качестве гидрофобизато-ров поверхности ячеистых бетонов.

В последнее время разработаны  и внедряются в строительство  новые химические добавки - суперпластификаторы (СП). Эти добавки в большей степени, чем ранее применявшиеся пластификаторы (см. табл. 2.9), увеличивают подвижность и текучесть бетонной смеси, существенно улучшают строительно-технологические свойства бетона, могут обеспечить значительную экономию цемента. В большинстве суперпластификаторы - синтетические полимерные вещества, которые вводят в бетонную смесь в количестве 0,1 ... 1,2% от массы цемента. Действие суперпластификаторов, как правило, ограничено 2 ... 3 ч с момента введения их в бетонную смесь. Вместе с тем СП не замедляют твердения бетона, так как адсорбционный слой добавки на поверхности зерен цемента проницаем для воды, а ее дефлоку-лирующее действие увеличивает поверхность контакта цемента и воды и число новообразований. В результате после первоначального замедления гидратации и образования коагуляционной структуры наступает ускорение твердения бетона. Введение суперпластификаторов особенно эффективно для производства сборного железобетона, где увеличение скорости твердения бетона имеет важное значение и где применение обычных пластификаторов, часто замедляющих твердение, требует применения специальных мер: введения в бетонную смесь одновременно ускорителей твердения, мягких режимов тепловой обработки и др. Применение суперпластификаторов позволяет эффективно применять бетоны с низкими В/Ц и получать высокую прочность (60 ... 80 МПа) более просто, чем при использовании других технологических приемов; шире использовать литьевой способ изготовления сборного железобетона или укладку бетонной смеси с пониженными В/Ц с помощью кратковременной вибрации, успешно бетонировать конструкции сложного профиля, сократить время формования изделий, повысить качество лицевых поверхностей, уменьшить расход цемента.