Виды и назначение комплексных добавок бетона

    1.Введение.

    Опыт  применения добавок в бетон показывает, что во многих практически важных случаях наиболее перспективными являются комплексные добавки. Основные преимущества многокомпонентных добавок в общем случае выражаются в том, что монодобавки часто наряду с положительным оказывают и отрицательное влияние на свойства бетонов и растворов, что снижает их эффективность. Например, применение средне- и слабопластифицирующих добавок позволяет значительно повысить подвижность бетонных и растворных смесей, однако, в то же время, они могут вызвать недопустимое снижение прочности бетона или раствора. С помощью различных монодобавок можно существенно понизить температуру замерзания воды в бетонных смесях, но отдельные из них ускоряют схватывание цементного теста и вызывают коррозию стали. Поэтому для повышения 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 однокомпонентными  достаточно велики ещё и потому, что в ближайшее время они  должны почти полностью вытеснить монодобавки из сферы строительного производства.

    2.Группы  комплексных добавок.

    Комплексные добавки в зависимости от технологического эффекта и влияния на важнейшие  свойства затвердевшего бетона и  раствора условно разделены на пять групп:

    I - смеси ПАВ;

    II - смеси ПАВ и электролитов;

    III - смеси электролитов;

    IV - комплексные добавки на основе  суперпластификаторов;

    V - многокомпонентные добавки полифункционального  действия.

    2.1. Комплексные добавки  I группы.

    Комплексные добавки I группы сочетают вещества гидрофильной и гидрофобной природы. Как было отмечено ранее, ПАВ показывают разную степень эффективности при использовании различных по минералогическому составу цементов. Например, добавки ЛСТ, УПБ более эффективны в бетонах на средне- и высокоалюминатном цементе, а добавки гидрофобного действия (ГКЖ-10, ГКЖ-11, СНВ, КТП и другие) - при использовании цементов с повышенным содержанием силикатной фазы.

    Комплексные гидрофильно-гидрофобные пластифицирующие добавки становятся более универсальными по отношению к цементам разного минералогического состава и его расхода в бетоне. Одновременно с высоким пластифицирующим действием комплексные добавки I группы изменяют в нужном направлении структуру и свойства бетона. Первоначальная подвижность смесей с комплексными добавками сохраняется в течение 2...3 ч, что имеет важное значение при транспортировании смесей на большие расстояния и при бетонировании в условиях сухого жаркого климата; повышается коррозионная стойкость бетона, увеличивается его морозостойкость на 2...3 марки и водонепроницаемость на 1...2 марки. Однако следует отметить, что добавки I группы замедляют процессы схватывания и твердения бетона, поэтому в технологию бетона необходимо вносить коррективы.

    Рекомендуемая дозировка и сочетания комплексных  добавок I группы представлены в табл. 1.

    Таблица 1. Рекомендуемая дозировка комплексных  добавок I группы

    2.2.Комплексные  добавки II группы.

    Перспективно  применение комплексных добавок II группы, состоящих из пластифицирующих веществ и добавок-электролитов, ускоряющих схватывание и твердение бетона.

    Это позволяет одновременно экономить  цемент и увеличить оборачиваемость  форм и всего технологического оборудования независимо от технологии производства. Например, при использовании комплексной добавки ЛСТ + СН или ЛСТ + ННХК появляется возможность применения форсированных режимов тепло влажностной обработки. Кроме того, при сохранении подвижности бетонной смеси достигается сокращение на 10...15 % расхода воды, что обеспечивает 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  решать более сложные технологические  задачи. В частности, при использовании  средне- и слабо пластифицирующих добавок в сочетании с воздухововлекающими (или газообразующими), которые замедляют процессы схватывания и твердения, а также несколько снижают прочность бетона, вводится дополнительный компонент — добавка-электролит — ускоритель твердения, нейтрализующая негативное влияние первых двух добавок.

    Возможные сочетания комплексных добавок II группы и их дозировка представлены в табл. 2.

    Таблица 2. Дозировка и сочетания комплексных  добавок II группы

Продолжение таблицы 2.

    2.3.Комплексные  добавки III группы.

    В комплексных добавках III группы сочетание  электролитов позволяет исключить негативное влияние некоторых монодобавок и добиться максимального эффекта.

    В случаях, когда требуется получить сверхбыстрое схватывание смеси  без заметного снижения последующих свойств бетона, используют смесь добавок алюмината натрия и поташа. Особый эффект при этом проявляется в неаддитивном влиянии комплексной добавки на самую раннюю стадию структурообразования бетонной смеси. Это позволяет сократить сроки схватывания до 10...20 с независимо от минералогического состава цемента, а при подогреве воды до +40 °С обеспечить практически мгновенное схватывание бетонной смеси, что имеет весьма важное значение для набрызг-бетона (торкретбетона).

    Такой эффект объясняется тем, что в  результате обменных реакций АН и  поташа с гидроксидом кальция образуется едкий натр и едкое кали, которые остаются в поровой жидкости и обеспечивают сохранение жидкой фазы в бетоне и, таким образом, гидратационные процессы смогут протекать как в сухую жаркую погоду, так и при отрицательной температуре. При этом также отмечается и малая чувствительность твердеющего бетона к внешним гигрометрическим условиям, что объясняется повышенной дисперсностью новообразований 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 группы в основном применяются  для бетонирования на полигонах  и строительных площадках в холодное время года при отрицательных температурах.

    Возможные сочетания и оптимальные дозировки  комплексов добавок ускорителей схватывания бетона, ингибиторов коррозии стали представлены в таблице 3.

    Таблица 3. Дозировка комплексных добавок III группы

    Примечание. Из компонентов, указанных  в скобках, применяется только один.

    2.4.Комплекные  добавки IV группы.

    Наиболее  эффективны и целесообразны в  технологии бетона комплексные добавки IV группы — модификаторы на основе суперпластификаторов.

    Экономическая эффективность применения добавок  во многом определяется их стоимостью и величиной оптимальной дозировки. Например, суперпластификаторы отечественных и зарубежных производителей, стоимость которых колеблется в пределах 25000...35000 руб./т (в ценах 2005 года), будут эффективны только в особых случаях. Исследованиями установлено, что эффективность суперпластификатора С-3 может быть повышена за счет замены части его на дешевый лигносульфонат. В частности, для монолитного бетона возможна замена от 30 до 70 % суперпластификатора 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 воздухововлечению. В результате, можно добиться высоких показателей качества бетона при оптимальных затратах.

    Комплексы, включающие суперпластификатор и ускоритель 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 суперпластификатору добавлять водоудерживающие, стабилизирующие компоненты, а также замедлители схватывания. При производстве предварительно-напряженных железобетонных изделий в комплексы с суперпластификаторами следует включать эффективные ингибиторы коррозии стали и добавки гидрофобизирующего действия.