Добавки, які використовуються для приготування бетону.
На даний момент будь-який завод або комбінат, що виробляє товарний бетон або ЗБВ, обов'язково застосовує різні добавки для бетону, які суттєво покращують якісні характеристики суміші та впливають на процеси схоплювання і твердіння бетону.
Для чого потрібні добавки для бетону, якщо бетонний розчин виготовлений на сучасному комп'ютеризованому обладнанні, повністю дотримані норми закладки сировини, регламент виготовлення (порядок і час замісу), використані якісні інгредієнти: цемент, щебінь, пісок, вода? Правильно приготовлена суміш - по визначенню вже хороша, але якщо використовувати добавки для бетону, то можливо ще поліпшити бетонну суміш: збільшити міцність при тій же кількості цементу, рухливість, підвищити її гідрофобність, морозостійкість, захист від солей, кислот, маслобензостійкість.
Сучасне виробництво товарного бетону або ЗБВ дозволяє випускати продукцію за олімпійським принципом «швидше, вище, сильніше». Якраз для цього і потрібні спеціальні добавки, що змінюють поведінку бетону на різних стадіях застигання і твердіння, і що роблять вплив на робочі характеристики готового бетону протягом всього часу експлуатації.
А зараз проведемо огляд основних видів добавок, які застосовуються на сучасному виробництві товарного бетону. Вони умовно поділяються на такі групи добавок:
- змінюють показники рухливості, пластичності, водоутримання, пороутворення і так далі.
- впливають на швидкість схоплювання і затвердіння бетону, що регулюють процес гідратації, особливо, в початковій стадії схоплювання і на швидкість набору міцності бетону.
- надають бетону спеціальні властивості: полімерна, біоцидний і т.п.
- антифризні добавки, для можливості бетонування при негативних температурах.
- підвищують міцність бетону, морозостійкість, що поліпшують антикорозійну стійкість.
- інгібітори корозії сталевої арматури, що входить до складу залізобетонних виробів і залізобетону.
- розширюють, що знижують усадку, що перешкоджають утворенню тріщин, що створюють самонапружених залізобетону.
- пігментні добавки для бетону.
- гідроізоляційні добавки, кольматрірующіе добавки, гідрофобізатори та інші добавки, що знижують проникність бетону.
- поробразующіе добавки для легких бетонів: газообразующие, воздуховолекающіе, пенообразующие і т.п.
Суперластіфікатор (похідна пластифікатора) - це найпопулярніша добавка, що застосовується для виробництва товарного бетону. На сьогодні, добавки, що впливають на зменшення води в складі бетонної суміші - найбільш затребувані. При їх використанні, є наступні переваги: збільшення плинності бетонного розчину без додавання додаткової води, розчин більш пластичний, економія цементу, збільшується міцність, водонепроникність, поліпшуються противоморозні характеристики.
У виробництві товарного бетону є парадоксальне протиріччя: для того, щоб зробити товарний бетон або ЖБ виріб міцніше і довговічніше, потрібно максимально зменшити кількість води при замішуванні (знизити водоцементне співвідношення). Бажано залишити таку кількість води, яке потрібно тільки для повноцінного процесу гідратації цементу. На практиці це майже неможливо через нереальність нормальної укладання такої жорсткої суміші. Щоб суміш була досить рухомий і пластичної, вводиться набагато більшу кількість води, ніж необхідно для гідратації. А зайва вода може знижувати розрахункову міцність бетону. А що можна зробити, якщо необхідна рідка (ливарна) суміш, наприклад, для подачі в опалубку за допомогою бетононасоса? У такій ситуації застосовуються спеціальні добавки - пластифікатори, які почали використовувати з середини минулого століття. Сьогодні, в основному, використовують так звані суперпластифікатори. Їх почали застосовувати в СРСР з початку вісімдесятих. Одноосібний лідер - це суперпластифікатор С3. Розглянемо, чим же так привабливі пластифікатори?
- економія цементу. Для отримання бетонний розчин однаковою рухливості і тієї ж міцності із застосуванням С3 і без, на один куб розчину потрібно на 15% менше цементу. Досягається такий результат за рахунок зменшення необхідної кількості води для замішування. Для збереження необхідної рухливості суміші, виробники обов'язково вводять пластифікатори (суперпластифікатори) до складу бетону. Таким способом знижується водо-цементне відношення, одночасно не знижується рухливість;
- при тій же міцності ЖБ виробів і залізобетонних конструкцій підвищується рухливість бетонної суміші. Це вкрай важливо для монолітного будівництва, де широко застосовується подача бетону бетононасосами, які вимагають для нормальної роботи пластичності бетону П4-П5 (з осадкою конуса до 20 - 25 см);
- збільшення остаточних значень міцності до 25%;
- завдяки збільшенню значень пластичності (осадки конуса) не потрібно вібрувати Свіжоукладену суміш;
- немає складнощів з заливкою армованих конструкцій - колон, перекриттів і т.п .;
- отримання складів з підвищеною щільністю, що впливає на водонепроникність ЖБ виробів і залізобетонних конструкцій;
- підвищення морозустойтойчівості аж до F350 і тріщиностійкості;
- зменшується усадка бетону, що твердіє;
- можливість виробляти високоміцні бетонні суміші, з показниками міцності на стиск до 100МПа і більш.
- заводам, що випускають ЗБВ, вигідно використовувати пластифікатори через те, що скорочується час пропарювання виробів або з'являється можливість знизити температуру в пропарювальних камерах. А це економія енерговитрат, зменшення часу оборотності форм і, отже, зниження собівартості готових виробів.
- збільшується адгезія арматури з бетоном більш, ніж в 1,5 рази.
Всіх перерахованих переваг досить для розуміння вигідності застосування добавок при виробництві бетонних сумішей і ЖБ виробів. Але, як то кажуть, у медалі є й зворотний бік. Є один маленький мінус. Це незначне збільшення часу схоплювання і твердіння бетонної суміші. Для компенсації цього ефекту іноді застосовується прискорювач твердіння. Така добавка якраз компенсує негативний вплив пластифікатора, а саме із твердіння готової конструкції. Сьогодні все частіше застосовуються комплексні добавки. Зазвичай, вони двокомпонентні. Наприклад, пластифікатор, а до нього прискорювач твердіння, або повітровтягуюча добавка, або мікрокремнезём і т.п.
Прискорювач твердіння бетону.
Для компенсації впливу пластифікатора, трохи уповільнює процес твердіння, часто вводиться спеціальна добавка - прискорювач твердіння. Прискорювачі застосовуються під час вирішення нестандартних завдань, коли необхідна швидка схвативаемость нижнього шару бетонної заливки, щоб можна було продовжити багаторівневу заливку якомога раніше. Стандартний випадок - монолітна чаша для басейну, коли в єдину опалубку дна і стінок басейну потрібно укласти бетон так, щоб при литті стін він не видавив своєю вагою тільки що залите дно. Зазвичай ця процедура розтягується до моменту застигання бетонного дна, але її можна скоротити, якщо застосувати добавку-прискорювач. Ще один напрямок застосування прискорювачів - виробництво бетонних робіт в холодну погоду. Нагадаємо що, чим нижче температура, тим повільніше відбувається гідратація цементу, схоплювання і набір міцності. Тут нам допоможуть прискорювачі.
Застосовують сповільнювачі для збільшення часу до моменту схоплювання бетонної суміші. Найчастіше це необхідно в разі транспортування бетону на далекі відстані, при відсутності можливості швидкого використання суміші і т.п.
В процесі замісу в суміші утворюються дрібні бульбашки повітря. Навіщо це потрібно? Завдяки наявності мікропухирців поліпшуються морозостійкість бетону і термоізоляційні характеристики. Противоморозні (антифризні) добавки.
Основне призначення противоморозних (антифризних) добавок (ПМД) - це забезпечення можливості бетонних робіт при низьких температурах. Деякі види добавок дають можливість бетонування при температурах до - 25 градусів. Це звичайно екстрим. Головна суть процесу застигання бетонного розчину - це явище гідратації цементу. По-простому - процес взаємодії силікатів, алюмінатів з водою і подальшої кристалізації. Цей процес дуже залежить від температури навколишнього середовища. При температурах близьких до нуля схоплювання цементу сповільнюється (в кілька разів у порівнянні з нормою), при негативних - воно і взагалі зупиняється, з простої причини замерзання цієї самої води. Якраз з цим бореться антифризні добавка. Дві завдання антифризних добавок - скоротити час до моменту схоплювання цементу і тверднення бетону (при низьких температурах), знизити точку замерзання води. Тобто зробити так, щоб вода не замерзала до -5, -10 або -15. Солона вода - приклад виходу з подібної ситуації. Існує ряд міфів з приводу шкоди і користі антифризних добавок. Наприклад, корозія арматури, зменшення міцності, і ще багато всього.
Міф перший: корозія арматури. Якщо взяти найпростіший нітрит натрію, то він, як раз навпаки, служить інгібітором корозії. Багато антифризні добавки позитивно впливають на адгезію арматури з бетоном. Не кажучи вже про комплексні добавки.
Міф другий: можливе зниження міцності. При стандартному відсотковому введенні добавки в бетон дійсно є деяке відставання в термінах набору міцності, але при досягненні 28 діб лідирування стандартного зразка без добавки (твердіє в стандартних лабораторних умовах - при +20 градусах) зникає, і далі спостерігається якраз більший приріст міцності у бетонів з антифризні добавками. Але варто пам'ятати і про ненормальне процентне введення добавок в бетон. Ось тут і відкриваються можливі неприємності. При нестачі введення ПМД, суміш замерзає, гідратація цементу зупиняється і поновлюється знову тільки з приходом температури вище нуля. Зазвичай це відбувається практично безболісно. Якщо це не якась напружена конструкція, типу прольоту моста або несе ригеля, яку за зиму встигли завантажити. Дуже важливо, в який момент процесу застигання бетон замерз, в якій стані знаходився бетон, чи встигла набратися найбільша межа міцності; впливала при цьому вода (дощ, сніг, що тане) на бетонну поверхню і так далі. Ось в такому випадку можлива втрата міцності аж до 20% і в зменшення морозостійкості до 50%, так само може відбуватися отшелушеннимі поверхневого шару бетону, ерозія і так далі. Якщо порівнювати дані лабораторних та натурних тестів, то можна зробити висновки, що антифризні добавки (особливо комплексні) роблять позитивний вплив на кінцеві характеристики залізобетонних конструкцій. Збільшується щільність бетону (водонепроникність), відбувається ингибирующее вплив на арматуру, підвищується проектна міцність в порівнянні з бездобавочні бетоном.
Знову ж таки, все це можливо за однієї умови, що добавка не «ліва».
Видів і виробників добавок дуже багато багато. Перерахувати їх всі і описати - завдання окремого праці. Ми згадали лише найбільш використовувані.