Особенности применения добавок в бетон. Основные преимущества комплексных добавок перед однокомпонентными. Группы комплексных добавок II группы, состоящих из пластифицирующих веществ и добавок-электролитов, ускоряющих схватывание и твердение бетона.
Аннотация к работе
Опыт применения добавок в бетон показывает, что во многих практически важных случаях наиболее перспективными являются комплексные добавки. 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. Комплексные добавки в зависимости от технологического эффекта и влияния на важнейшие свойства затвердевшего бетона и раствора условно разделены на пять групп: I - смеси ПАВ; 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. Комплексные добавки III группы в основном применяются для бетонирования на полигонах и строительных площадках в холодное время года при отрицательных температурах.
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 еще и потому, что в ближайшее время они должны почти полностью вытеснить монодобавки из сферы строительного производства.. 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 комплексный добавка бетон
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
Назначение Условное обозначение комплексов Количество добавок в составе комплексных в расчете на сухое вещество, % массы цемента
Пластифицирующие и воздухововлекающие ЛСТ (СНВ, КТП, С, ОП) 0,1…0,25 0,002...0,01
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
Назначение Условное обозначение комплексов Количество добавок в составе комплексных в расчете на сухое вещество, % массы цемента
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
Назначение Условное обозначение комплексов Количество добавок в составе комплексных в расчете на сухое вещество, % массы цемента
Ингибиторы коррозии стали НН (ТБН, БХН, БХК) 1,8...2 0,2...0,5
Ускорители твердения и ингибиторы коррозии стали ХК (НН, ННК) 0,5...3 0,5...3
Примечание. Из компонентов, указанных в скобках, применяется только один.
2.4 Комплексные 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.
Рекомендуемая дозировка и оптимальное сочетание (по совместимости) комплексных добавок IV группы приведены в табл. 4.
Таблица 4.Дозировка комплексных добавок IV группы
Назначение Условное обозначение комплексов Количество добавок в составе комплексных в расчете на сухое вещество, % массы цемента
Пластифицирующие, воздухововлекающие и ингибиторы коррозии стали С-З СНВ НН 0,5...0,7 0,002...0,01 0,5...1,5
С-3 ГКЖ-10 БХК 0,3...0,45 0,1…0,2 0,3...0,5
10-03 СНВ ТБН 0,5...0,7 0,002...0,01 0,2...0,5
10-03 ГКЖ-10 НН 0,3... 0,45 ОД...0,2 0,5. ..1,5
2.5 Комплексные добавки V группы
Комплексные добавки V группы представляют собой сложные многокомпонентные комплексы, предназначенные для приданию бетону специальных свойств. К этой группе относятся битумная эмульсия БЭ и эмульсосуспензии, которые готовятся на основе битума, ЛСТ и воды (для эмульсосуспензии добавляется еще каолиновая суспензия). Эти добавки, являясь уплотнителями и гидрофобно-пластифицирующими компонентами, используются для повышения непроницаемости и долговечности железобетонных конструкций.
Для получения безусадочных и расширяющихся бетонов целесообразно использовать комплекс, включающий алюминиевую пудру, лигносульфонат и сульфат натрия: ПАК ЛСТ СН. Компоненты комплексного продукта, вступая в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, способны образовывать гидросульфоалюминаты кальция и оказывать расширяющее действие на твердеющую систему бетона.. Комплексные добавки многоцелевого воздействия
Комплексные добавки многоцелевого назначения обладают полифункциональным действием, т. е. способностью влиять сразу на несколько характеристик бетона, часто не связанных друг с другом, а в некоторых случаях и придавать бетону новые свойства.
Одним из наиболее эффективных способов придания повышенной стойкости бетону железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в хлоридных средах, и одновременно улучшающих защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре, является применение комплексных полифункциональных модификаторов ингибирующего действия (ПФМИ), разработанных в НИИЖБЕ (табл. 5).
Таблица 5. Состав полифункциональных модификаторов
Примечания.
1. * - коэффициент солестойкости 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.
Табличные данные свидетельствуют о сохранении высокой прочности бетона с полифункциональными модификаторами после 80 циклов испытаний, что объясняется высокой плотностью бетона и его стабильной структурой. Следовательно, применение комплексных добавок, улучшающих технологические свойства бетонной смеси при ее уплотнении, а также снижающих проницаемость бетона и повышающих защитные свойства бетона по отношению к арматуре, является наиболее эффективным способом повышения долговечности бетона.. Новые виды комплексных добавок
В последние годы в нашей стране разработаны и успешно применяются новые высокоэффективные комплексные добавки на основе суперпластификаторов. Перечень и характеристики которых приведены ниже.
Реламикс. Комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и ускорителей набора прочности. Добавка в виде водорастворимого порошка светло-коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %. Позволяет полностью отказаться от тепловой обработки бетона. Рекомендуемая дозировка: 0,6...1 % массы цемента.
Линамикс. Комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и замедлителей схватывания на основе лигносульфонатов. Добавка 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 пеногасителей (воздухоподавляющего компонента). Добавка в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %. Обеспечивает снижение воздухововлечения в бетонную смесь до 0,8...1 %, Дозировка: 0,4...0,8 % массы цемента.
С-ЗМ-15. Комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и противоморозного компонента на основе формиата натрия. Добавка в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %. Добавка не содержит едких веществ, содержание хлорид-ионов не более 0,1 %. Обеспечивает нормативный набор прочности при температуре до минус 15 °С. Дозировка: 1, 1,5 и 2,5 % соответствует температуре окружающего воздуха: -5 °С, -10 °С и -15 °С.
ПФМ-НЛК. Комплексная добавка на основе пластифицирующих, воздухововлекающих и гидрофобизирующих компонентов. Добавка в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %. Позволяет получать литые смеси и отказаться от дополнительных энергозатрат на уплотнение. Дозировка: 0,3...0,7 % массы цемента.
Гексалит. Комплексная добавка на основе компонентов пластифицирующего действия и ускорителей схватывания. Обеспечивает набор прочности бетона в суточном возрасте - 80 % от проектной. Добавка в виде порошка вводится в смесь сухих компонентов смеси. Дозировка: 7,5 % массы цемента.
БИОТЕХ-НМ. Многофункциональная добавка на основе пластификаторов, ускорителей твердения и других компонентов, повышающих морозостойкость и водонепроницаемость бетонов и строительных растворов. Применяется с без добавочным портландцементом. Добавка в виде порошка вводится в смесь сухих компонентов смеси. Рекомендуемая дозировка: 1,5...2,5 % массы цемента.
Реомикс 405. Смесь пластификатора на основе лигносульфонатов и ускорителей на базе хлоридов; может использоваться как противоморозная добавка, обеспечивая твердение бетона при температуре до минус 10 °С. Темно-коричневая жидкость плотностью 1,34 кг/л; содержание хлоридов - 0,75 % массы цемента. Не рекомендуется использовать с высокоглиноземистыми цементами. 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. Комплексная добавка на основе сильно пластифицирующих компонентов, ускорителей твердения, воздухововлекающего агента и ингибитора коррозии стали. Продукт в виде порошка коричневого цвета. Совместим с пенообразователями Пеностром, ПБ-2000. Позволяет отказаться от тепловой обработки бетона. Способствует повышению морозостойкости и водонепроницаемости бетона на 1...2 марки. Рекомендуемая дозировка: 0,5...0,6 % массы цемента.
Монолит-2. Пластификатор спиртовой модифицированный на натриевой основе, обладающий противоморозным эффектом. Добавка не содержит ионов хлора, не вызывает коррозии арматуры. Продукт в виде порошка или концентрированного раствора. Рекомендуемая 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°С до-15 °С.
Лигнопан Б2. Комплекс на основе пластифицирующих компонентов и ускорителей твердения для бетонов и растворов. Продукт на основе лигносульфонатов и неорганических солей; не содержит хлоридов, виде порошка или раствора 30 % концентрации. Дозировка: 0,6…1,5 % массы цемента.