Есть мнение Сухие смеси Химические добавки для высококачественных бетонов

Химические добавки для высококачественных бетонов

Рассматриваются особенности применения химических добавок, улучшающих эксплуатационные свойства и характеристики бетонов.

В последние годы на рынке строительных материалов широкое распространение получили химические добавки и строительные сухие смеси, позволяющие производить высококачественные бетоны, обладающие высокими эксплуатационными свойствами.

Появление новых высококачественных бетонов основано, с одной стороны, на более глубоких представлениях о механизме формирования высококачественной структуры цементного камня и бетона (это связано с современными методами и аппаратом исследований), а с другой стороны, с возможностью модифицировать цементную систему с помощью высокоэффективных добавок, в том числе техногенного происхождения. Применение добавок является одним из эффективных способов регулирования реологических и физико-механических свойств бетона.

Таким образом, высококачественные бетоны - это модифицированные комплек сом высокоэффективных добавок цементные системы. Набор добавок можно классифицировать следующим образом:

а) водонерастворимые дисперсные материалы, в основном техногенного происхождения (микрокремнезем, зола-унос, граншлаки), в меньшей степени - природные (метакаолин и зола от сжигания рисовой шелухи); б) водорастворимые органические материалы - суперпластификаторы.

Следует отметить, что в России материально-техническая и нормативная база для массового производства высококачественных бетонов была создана еще в 1996 г. К тому моменту в НИИЖБ и ООО "Предприятие Мастер Бетон" были разработаны и начали выпускаться уникальные по составу и форме добавки на органоминеральной основе, которые сейчас известны как модификаторы серии "МБ". Благодаря тому, что в их составе содержатся все необходимые компоненты бетонов, а также удобству в применении, практически каждый рядовой бетонный узел оказался в состоянии производить бетоны нового поколения.

Модификаторы серии "МБ" - это поликомпонентные порошкообразные про дукты разных типов: МБ-01, МБ-ЗОС, МБ-50С, "Эмбэлит", подразделяющиеся, в свою очередь, на марки. В зависимости от соотношения ингредиентов различаются потребительские свойства материалов и их назначение: от обеспечения высокой и сверхвысокой прочности до придания бетону специальных свойств (низкой проницаемости и повышенной коррозионной стойкости, компенсации усадки или расширения) [1].

Применение добавок экономически оправдано, несмотря на то, что влечет за собой некоторое повышение стоимости бетона, из-за улучшения ряда технологических параметров и повышения эксплуатационных свойств. Известно, что более половины объема бетонной смеси, выпускаемой разветвленной сетью бетонных заводов, расходуется на изготовление монолитных бетонных и железобетонных конструкций, требующее качественной доставки бетонных смесей к потребителю и высокой эффективности укладки бетона с использованием бетононасосной техники. При этом для обеспечения качественного изготовления монолитных конструкций и достижения удобоперекачиваемости бетонных смесей важны такие характеристики, как расслаи-ваемость, водоотделение, водоудержива -ющая способность, качество бетонной поверхности, способность к оборачиваемости опалубки.

Для придания требуемых свойств бетонам разработаны многочисленные высоко-эффективныедобавки. Результаты исследования некоторых из них приведены в таблицах 1, 2, 3 [2].

При возведении гидротехнических сооружений, в дорожном строительстве, при рассредоточенном и отдаленном строительстве объектов нередко возникает необходимость продолжительной транспортировки и последующей укладки бетонной смеси.

Решить эти задачи способны суперпластификаторы ADIUM на основе по-ликарбоксилатных эфиров Разрабо-тканные для новейшей технологии модифицирования бетонов, они незаменимы, когда необходимо придать бетону высокую удобоукладываемость, поддержание усадки конуса, высокую прочность и долговечность.

Суперпластификаторы ADIUM превосходят другие существующие суперпластификаторы по ряду характеристик. Так, они обеспечивают снижение количества воды затворения до 30 % или долговременное сохранение текучести бетона при низкой дозировке добавки. Эти свойства определяются как химическим строением, так и механизмом действия, который отличается от механизма действия существующих суперпластификаторов.

Применяются в производстве бетонов суперпластификаторы на основе полимерных цепей модифицированных лиг-носульфонатов, а также продуктов поликонденсации сульфата нафталина и сульфата меламина. Их полимерные цепи несут очень высокий отрицательный заряд (анионы). При попадании в цементный раствор они притягиваются к положительно заряженным цементным частицам и перезаряжают их отрицательным зарядом. Благодаря однополярной заряженности частицы цемента отталкиваются друг от друга, равномерно распределяются в растворе и смачиваются водой, не позволяя образовываться в растворе комочкам цемента, которые сложно смочить. Таким образом, количество воды, необходимое для получения бетона нужной текучести, сокращается. Однако активные частицы существующих суперпластификаторов быстро "накрываются" кристаллами цементного камня, образующимися в бетоне в процессе гидратации (водонасыщения) цемента. Это приводит к ранней потере действия суперпластификатора. Поэтому добавлять существующие суперпластификаторы рекомендуется либо на месте производства работ, либо на бетонных узлах, расположенных недалеко от стройплощадки.

Суперпластификаторы на основе по-ликарбоксилатных эфиров действуют иначе. Они представляют собой сополимеры, состоящие из отрицательно заряженной основной цепи с карбоксильными группами и длинными боковыми цепями полиэти-леноксида. После добавления такого суперпластификатора в раствор его основная цепь притягивается к положительно заряженным частицам цемента и насыщает их, тогда как боковые цепи сополимера вызывают пространственное разъединение частиц цемента. Благодаря мощному отталкиванию между частицами достигается максимальная дисперсность (равномерное распределение частиц цемента в объеме) и полностью исключается слипание частиц в плохо смачиваемые комки. Далее цепи нового полимера, отталкиваясь друг от друга, прилипают к кристаллам цементного камня, образующимся на поверхности час тиц цемента в процессе гидратации, и предотвращают тем самым раннее схватывание бетона. Поэтому высокая удобоукладыва-емость бетона и максимальная гидратация цемента при малом водоцементном отношении приводят к получению бетона с очень плотной структурой и очень высокой прочностью.

Данные добавки применяются при приготовлении высокопрочного незащищенного бетона с низким водопоглощением и бетона, подаваемого насосами, для ЖБИ гус-тоармированных, а также для строительства бетонных резервуаров, несущих конструкций (колонн, перекрытий), туннелей, устройства промышленных полов и т.д.

Железобетонные конструкции, особенно находящиеся в условиях морского климата или агрессивных сред, интенсивно разрушаются. Ремонт этих конструкций требует огромных затрат, и в дальнейшем эти затраты будут возрастать. Долговечность конструкции после ремонта может значительно снизиться.

Долгие годы существовало мнение, что железобетон - надежный и долговечный строительный материал. В чем причина резкого нарастания затрат, связанных с ремонтом и содержанием элементов инфраструктуры?

Щелочная среда бетона образует пасси-вационный слой на поверхности арматуры. В результате долговременного взаимодействия бетона с углекислым газом и растворами солей идет реакция карбонизации, рН среда снижается, начинаются процессы коррозии. При значениях рН бетона выше 10 коррозионные процессы в конструкции не идут. Для повышения коррозионной устойчивости арматуры в бетон вводят ингибиторы коррозии, применяют имплантированные гальванические катоды.

Растущий интерес к коррозии арматурных стержней, внедренных в бетон из портландцемента, которая вызвана хлоридами, привел к появлению добавок, не содержащих хлориды. Особое внимание было уделено составам ускоряющих добавок, не содержащих хлориды (таблица 2), которые пришли на смену широко используемому ускорителю - хлориду кальция.

Необходимость введения в состав цементных смесей-ускорителей схватывания и твердения чаще всего возникает для интенсификации твердения смесей, в т.ч. используемых при низких и отрицательных температурах (таблица 4), предназначенных для ремонтных и восстановительных работ, и т. д.

Расширяющие добавки для создания водонепроницаемых бетонов [3]. Одним из наиболее эффективных материалов для возведения подземных частей высотныхзда-ний является бетон с компенсированной усадкой. Эти бетоны изготавливают на основе портландцемента и расширяющей добавки (РД по ТУ 5743-023-46854090), которую вводят либо при помоле цемента на заводе, либо в процессе приготовления бетонной смеси непосредственно в смесителе.

Применение такого бетона позволяет за счёт регулируемого расширения в процессе твердения нейтрализовать проявление усадки, создать в железобетонной конструкции напряжение всей находящейся в ней и растягиваемой при этом (за счёт сцепления с бетоном) арматуры, получать собственное обжатие (самонапряжение) бетона без дополнительных технологических операций и использования специальных машин и оборудования. В результате повышается трещиностойкость конструкции.

У бетона с компенсированной усадкой повышенная прочность на растяжение и лучшее сцепление со старым бетоном. Бла годаря своей структуре такие бетоны являются водонепроницаемыми, обладают повышенной морозостойкостью и стойкостью при воздействии агрессивных сред, в том числе сульфатных. Конструкции из этого бетона обладают долговечностью, срок безремонтной эксплуатации увеличен в 2-3 раза. Также при этом решается проблема снижения температурных деформаций по объёму фундаментной плиты.

Практический опыт свидетельствует, что использование бетонов с компенсированной усадкой дает возможность возводить конструкции и сооружения, превосходящие по своим техническим и эксплуатационным характеристикам аналоги из бетона на портландцементе.

При применении этого бетона возможно отказаться от использования гидроизоляции в фундаментных плитах и стенах, защитной кладки из обычного кирпича, устройства дренажа и обратной засыпки котлована. Экономический эффект от применения бетона с компенсированной усадкой в качестве гидроизоляции за счёт отмены только гидроизоляции "VOLTEX" и защитной стяжки составляет более 1200 руб. на 1 м3 бетона фундаментной плиты.

При возведении фундаментных плит большой протяженности устраиваются рабочие (холодные) швы, конструкции которых разработаны в НИИЖБ. Осадочные швы между жилой высотной частью здания и пристроенной выполняются с использованием компенсаторов, конструкции которых также разработаны в НИИЖБ.

Опыт эксплуатации зданий и сооружений показал их высокую надежность, дальнейшее повышение несущей способности (рост прочности бетона до 80 МПа и более), практическое отсутствие эксплуатационных затрат в течение всего срока службы конструкций. Такие бетоны открывают новые возможности в строительстве, совершенно справедливо заслужив оценку Конгресса ФИП в Вашингтоне в 1997 г. как "Строительный материал XXI века".