Влияние добавок на структуру формирования бетона

Министерство путей  сообщения

Российской Федерации

Дальневосточный государственный

Университет путей сообщения

 

 

 

Кафедра: «Экономика строительства и

технология строительных материалов»

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Влияние добавок на структуру

 формирования бетона».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Краснопеева  А.В.

                                             Проверил: Кузнецова Г.А.

 

 

 

 

Хабаровск

2008

 

 

Содержание

 

 

 

Введение

Добавки

Добавки для прочности

Добавки-ускорители схватывания  и твердения

Добавки поверхностно-активных веществ

Повышение роли добавок в бетон

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

     При производстве ИСК кроме вяжущих веществ, заполнителей и наполнителей широкое применение находят добавочные вещества в смесях, именуемые добавками. На стадиях технологического процесса они облегчают выполнение операций, снижают количество затрачиваемой энергии, уменьшают расход дорогостоящих компонентов, снижают материалоемкость, способствуют обеспечению необходимых показателей свойств материала, благоприятствуют ускорению или замедлению процессов структурообразования и отвердевания. На стадии эксплуатации конструкций добавки, введенные ранее в ИСК, призваны упрочнить, стабилизировать структуры материала, максимально тормозить неизбежную деструкцию, возникающую и развивающуюся в материале под влиянием внешней среды и внутренних самопроизвольных явлений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добавки

 

    Основное функциональное  назначение добавок, и в этом  они отличаются от заполнителей  и наполнителей, заключается в том, что они всегда достаточно активно взаимодействуют с одним или несколькими компонентами смеси в процессе формирования структуры вяжущей части или макроструктуры ИСК. В результате реакции возникают новые соединения, которых ранее не было в смеси, причем добавки или полностью расходуются, или утрачивают свои индивидуальные признаки. Понятно, что при избыточном количестве добавки она может частично остаться в смеси и в сформованном материале без каких-либо изменений, что не является желательным. Распространенными служат порошкообразные добавки по внешнему виду, а иногда и по химическому составу, сходные с наполнителями. В качестве тонкомолотых активных минеральных добавок они вводятся в состав неорганических вяжущих веществ с целью придания им требуемых свойств, например способности к твердению в водной среде при добавлении к воздушной извести, повышенной водостойкости и стойкости против коррозии при добавлении к портландцементу или стойкости к воздействию высоких температур с сохранением прочности при добавках, вводимых в портландцементы, глиноземистый и некоторые другие вяжущие при производстве так называемых жаростойких бетонов, и т. д. Кислотостойкость материала повышают добавки порошкообразного кварца, андезита, базальта и др. К другим распространенным порошкообразным добавкам относятся: из природных — осадочные горные породы (трепел, диатомит, опока, магнезит и др.) или породы вулканического происхождения (пуццоланы, пемза, туф, диабаз); из искусственных — доменные гранулированные шлаки, зола-унос, нефелиновый шлам (побочный продукт алюминиевого производства), помол шамотного кирпича, обожженной глины (порошкообразный керамзит, аглопорит) и др. Все эти твердые добавки образуют с вяжущим новые, как правило, более сложные соединения типа силикатов кальция, алюминатов кальция и др.

    Твердые добавки  в смесях могут оставаться  не только в состоянии нерастворимых  минеральных порошков. Используют  и такие твердые добавки, которые  в смесях сравнительно легко  образуют растворы или расплавы. Они относятся либо к катализаторам и ингибиторам (замедлителям), либо вступают в химические связи с компонентами смеси и создают новые фазы в процессе структурообразования. Их действие может привести также к преобразованию свойств поверхности компонентов, например к минерализации древесной дроблении и стружки путем экранирования поверхности пленкой нерастворимого вещества. Среди добавок этого действия — водорастворимые соли (средние и кислые), основания и другие электролиты и неэлектролиты. Широкое распространение имеют жидкие добавочные вещества (добавки) - гомогенные или гетерогенные, как, например, водные дисперсии полимеров, или легко переводимые в жидкое состояние в виде истинных и коллоидных растворов, эмульсий, мыльных пен и др., именуемых как поверхностно-активные вещества (ПАВ). В этих органических соединениях молекулы имеют углеводородный радикал и полярную группу, обращаемую при адсорбции к среде пли твердой фазе, производя структурирующее воздействие в материале.

    Поверхностно-активные  добавки разделяют в основном на гидрофобизирующие и гидрофилизирующие, что зависит от механизма их контактирования с вяжущими веществами и от конечного эффекта их взаимодействия— соответственно гидрофобизация (несмачиваемость водой) после воздействия первого и эффекта повышенной пластичности после воздействия второго. Эти добавки способствуют также повышению морозостойкости и долговечности, что является следствием их способности, особенно при гидрофобнзирующих добавках, к воздухововлечению при изготовлении смеси. Образуются замкнутые воздушные пузырьки, которые предохраняют разрушение материала при замерзании свободной воды, например, в бетоне с расширением льда. Вместе с тем практически не возникает водопроницания материала, так как количество воздушных пузырьков невелико (около 3... 4%). Разновидностей ПАВ много, и они с большим эффектом используются в материалах для направленного структурообразования и обеспечения требуемых качественных показателей.

    Добавки, вводимые  в цементно-бетонную смесь, разделяют  по эффекту их действия на бетонную смесь и бетон. Пластифицирующие, стабилизирующие, водоудерживающие добавки регулируют реологические свойства. Ускорители и замедлители схватывания теста, противоморозные добавки регулируют процессы твердения. Воздухововлекающие, газообразующие, пенообразующие, уплотняющие регулируют пористость бетона. Специальные добавки придают, как отмечалось выше, бетонам кислотостойкость, жаростойкость и др. Ряд добавок носит комплексный характер и выполняет одновременно несколько функций в бетонных смесях и бетоне.

    Ниже приведены  примеры некоторых добавок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добавки для прочности

 

    Управление процессом структурообразования на позволяет сознательно создавать определенное состояние системы твердеющего бетона, соответствующее принятым способам обработки, выбирать целесообразные приемы и достигать при этом максимального эффекта производственного процесса В процессе твердения вяжущего образуется система, стоящая из кристаллогидратов новообразований, непрореагированных с водой зерен цемента, оставшейся жидкой фазы воды и пор новообразования в структуре микробетона поставлены, в основном, в виде двух структур - коагуляционной и кристаллизационной Важным элементом структуры цементного камня, играющим 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 основном от количества воды затворения, вида и расхода, от количества вводимого порообразователя, времени перемешивания смеси и других факторов сам процесс затвердения цемента является источником образования пор, различают следующие группы пор микробетона гелевые, кон- тракционные, капиллярные, воздушные («условно замкнутых»).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 влияния на физико-механические свойства бетонов, может выполнять роль резервной, что способствует повышению морозостойкости бетона. Размер «условно замкнутых» пор, образующихся в результате 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 материалов 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 пористости, такие микропоры способствуют повышению морозостойкости и водонепроницаемости бетона, а также его трещиностойкости, так как они являются своеобразными сферами («поглотителями») развивающихся микротрещин. Капиллярные поры, образующиеся в процессе испарения избыточной воды, располагаются, прежде всего, в межпоровых перегородках, создавая таким образом систему пор. Размер таких пор колеблется в пределах 1 – 10 мм, а содержание в объеме достигает 7 15%. 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 увеличивая общую пористость, оказывают негативное влияние на физико-механические свойства и показатели назначения бетона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОБАВОКИ-УСКОРИТЕЛИ СХВАТЫВАНИЯ И ТВЕРДЕНИЯ.

   Добавки-ускорители схватывания и твердения обычно применяют в виде водных растворов рабочей или повышенной концентрации. Если на бетоносмесительных установках в течение смены приготавливаются бетонные или растворные смеси неизменного состава или когда смеси разных составов готовят в отдельных смесителях, то целесообразно водные растворы рабочей концентрации применять взамен воды затворения. В других случаях применяют растворы добавок повышенной концентрации.

   Содержание добавок-ускорителей, ускоряющих схватывание и твердение цементного теста, как правило, устанавливается экспериментально с одновременной проверкой прочности при сжатии бетона или раствора в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

   Рекомендуемое количество добавок-ускорителей схватывания и твердения бетона и раствора в зависимости от вида цемента и водоцементного отношения приведено в табл. 1. При этом количество ускорителей твердения в зависимости от условий их применения, в том числе и в составе комплексных 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

 

    При применении добавок-ускорителей твердения бетона для сокращения режима тепловой обработки или времени твердения бетона корректировка состава бетона заключается в установлении оптимального количества добавки, определяемого по наибольшему показателю прочности при неизменной подвижности или жесткости смеси на образцах, подвергаемых тепловой обработке или выдерживаемых в естественных условиях. Возможный прирост прочности бетона, подвергающегося тепловой обработке, затем используется для сокращения её продолжительности.

 

Таблица 1. Рекомендуемая  дозировка добавок-ускорителей твердения

Вид цемента	В/Ц	Количество  в расчете на сухое вещество, % массы цемента
		ХК, СН, НН1	НК,ННХК,ТНФ	ННК
Портландцемент, быстротвердеющий и сульфатостойкий ПЦ	0,35..0,55	1,0...1,5	1,5...2,5	2,0
	0,55..0,75	0,5... 1,0	1,0..2,0	2,5
Шлакопортландцемент, пуццолановый, пластифицированный и гидрофобный  ПЦ	0,35..0,55	1,5...2,0	2,0-3,0	2,5
	0,55..0,75	1,0...1,5	1,5...2,5	3,0

 

 

   Продолжительность режима тепловой обработки бетона с добавкой ускорителя твердения В_д, включая и предварительное выдерживание, ориентировочно может быть установлена по условию:

В_д = В - а_В (R_д - R),

где В — продолжительность  режима тепловой обработки без добавки, ч;

R_д - прочность бетона с добавкой в регламентированный после тепловой обработки срок, % R₂₈ (здесь R₂₈ — 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 соответственно 50, 70 и 85 % R₂₈.

При этом возможность  сокращения продолжительности отдельных  этапов тепловой обработки следует  устанавливать экспериментально.

Добавки-ускорители твердения, интенсифицируя процесс гидратации цемента и оказывая положительное влияние на формирование структуры цементного камня, на основании данных позволяют:

повысить подвижность  бетонной смеси на 2..4 см или уменьшить  расход воды на 2...3 % для равно подвижных  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 равно подвижных 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 равно подвижных смесей или равнопрочных бетонов;

повысить водонепроницаемость  бетона на 0,5...1 марку

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добавки поверхностно-активных веществ

    Добавки поверхностно-активных веществ (ПАД), вводимые в цементно-бетонную смесь в десятых или сотых долях процента от массы цемента, повышают подвижность и удобоукладываемость смеси при неизменном содержании в ней воды. Наряду с этим поверхностно-активные добавки оказывают положительное влияние на формирование структуры цементного бетона и способствуют повышению его морозостойкости и водонепроницаемости. К числу таких добавок в основном относят пластифицирующие (сульфитно-спиртовая барда ССБ) и гидрофобизующие (мылонафт, синтетические жирные кислоты и др.).

    Супепластификаторы — добавки для бетона и строительных растворов. Это органические и неорганические вещества или их смеси (комплексы), за счет введения которых в состав бетонов и бетонных смесей регулируются направленно и контролируемо свойства этих бетонов и этих смесей. Целью применения добавок является снижение затрат на строительство (в том числе экономия цемента), модификация качественных и функциональных характеристик бетона, сохранения его свойств при подготовке бетонной смеси к укладке, вибрировании, твердении. Их подразделяют на две группы. К первой относятся химические вещества, вводимые в бетон в небольшом количестве для изменения в необходимом направлении свойств бетонной смеси и бетона. Ко второй относят тонкомолотые материалы(золы, молотые шлаки, пески, отходы камнедробления), добавляемые в бетон в количестве 5-20 % и более для экономии цемента или для получения плотного бетона при малых расходах цемента. Также добавлением таких добавок можно придать бетонам специальные свойства (повышающие плотность, жаростойкость, изменяющие электропроводимость, окрашивающие и т. п.).