Зачем нужны добавки для бетонов?

О составляющих и качестве

Применение бетонов и их растворов в строительстве широко распространено. Это самый популярный материал. Бетон получают из смеси:

• песка;
• цемента;
• щебня (гравия);
• воды.

От качества песка, щебня или гравия и цемента непосредственно зависит качество бетона.

От непосредственных характеристик и качества каждого составляющих напрямую зависит и качество бетонов и производных растворов. Составы принято оценивать по таким показателям, как средняя плотность, прочность при растяжении и сжатии, водо-, газо- и воздухонепроницаемость, морозостойкость, долговечность и т. д. Однако основные компоненты не всегда способны обеспечить требуемые характеристики смеси, особенно, если потребности имеют весьма специфический характер (подводное строительство, постройки в местах с суровым климатом, аэродромные покрытия, места хранения нефтепродуктов и т. п.).

Поэтому для улучшения существующих показателей и придания новых свойств в строительстве широко распространено применение добавок в бетоны и растворы, которые существенно расширяют сферу и возможности применения бетонов и растворов.

Применение комплексных добавок позволяет увеличить плотность и прочность бетона, его водонепроницаемость и морозостойкость.

Добавки принято разделять на следующие виды:

• суперпластификаторы;
• для сохранения подвижности;
• ускоряющие набор прочности;
• модификаторы;
• для морозостойкости;
• для самоуплотняющихся составов;
• комплексные.

Данная классификация охватывает лишь самые распространенные типы добавок в бетоны и растворы, на сегодняшний день их существует просто огромное количество, от разных производителей и для разных целей. Свойства добавок в бетоны и растворы могут быть уникальными, или же улучшать сразу несколько характеристик бетонов и растворов. Добавки представляют собой порошковые, гранулированные или жидкие вещества. Они могут как входить в состав смеси, так и покрывать уже затвердевший состав, качественно изменяя его свойства. Добавки – это эффективный и недорогой способ повысить качество смеси, удешевить и ускорить строительство.

Действие присадок

Благодаря применению суперпластификаторов качество бетона улучшается по разным направлениям: повышается его прочность, коррозионная стойкость, водонепроницаемость, морозоустойчивость, увеличивается пластичность,снижается расход вяжущих элементов, а также минимизируются процессы деформации и усадки и увеличивается срок эксплуатации бетонных конструкций в целом.

Суперпластификаторы призваны повысить подвижность смеси и придать дополнительную прочность, плотность и водонепроницаемость. Их используют, чтобы снизить расход цемента, но в то же время обеспечит необходимую прочность конструкции. Чтобы повысить марочную прочность смеси или увеличить скорость набора прочности на первых этапах твердения используют специальные ускорители.

Если требуется длительная перевозка смеси, или же на улице стоит особо жаркая погода, для сохранения подвижности состава используют специальные присадки. Противоморозная добавка актуальна зимой или при низких температурах, до -25 °С. Добавив ее в раствор, можно спокойно проводить строительные работы. Модификаторы делают составы более долговечными, устойчивыми к коррозии, морозам. При этом смесь сохраняет повышенную подвижность и пониженную проницаемость.

Для заливки тонкостенных и густоармированных конструкций очень удобна присадка для самоуплотняющихся бетонов. Комплексные присадки существенно упрощают подбор нескольких необходимых компонентов: нет необходимости выискивать одного производителя или хорошо разбираться в химии, чтобы обеспечить максимально эффективное взаимодействие компонентов присадки.

При работе с бетонными добавками очень важно соблюдать инструкции, прописанные производителем, в частности, касательно необходимых пропорций.

Важно тщательно соблюдать рекомендации производителя присадок, не допускать диспропорции или нарушения этапов. Иногда оптимальная дозировка присадок в конструкциях может устанавливаться экспериментально, когда подбирается состав бетона. Помните, что количество ускорителей твердения, уплотняющих добавок и ингибиторов коррозии стали, в том числе и входящих в состав комплексных присадок, не может превышать 1,5-3% массы цемента. Присадки не способствуют увеличению объема бетонной смеси и не являются единственным фактором успеха. Бетон по-прежнему нужно правильно замесить с соблюдением пропорций до однородного состояния, а потом укласть и выдержать согласно технологии.

Полимерная и водонепроницаемая присадка

Полимерные добавки, вводимые в бетонные смеси, повышают пластичность бетона, улучшают показатели водо и воздухонепроницаемости и морозостойкости, а также увеличивают прочность растворов.

Полимерные добавки действуют как поверхностно-активные вещества. Они призваны повышать качество растворов и бетонов. Одни добавки улучшают пластичность составов, уменьшают водоотделение, снижают потребность в воде. Это позволяет увеличить прочность растворов и бетонов. При определенных условиях полимерные добавки могут образовывать материал с пространственной структурой.

Так, полимерные добавки при ТВО способны переходить в текуче-вязкое состояние. При этом они кольматируют поры бетонов и растворов, повышают сцепление заполнителей и цемента. В таком состоянии полимерные добавки улучшают ряд физико-механических свойств бетонов и растворов: водонепроницаемость, прочность при растяжении, воздухонепроницаемость, морозостойкость и газонепроницаемость.

Водонепроницаемую добавку в бетон используют при изготовлении гидроизоляции бетонов,а также для увеличения их прочности, морозостойкости и повышения водонепроницаемости.

Другие полимерные добавки, которые называют кремнийорганическими, обладают способностью к газовыделению в растворной или бетонной смеси, поэтому они способствуют вовлечению воздуха. Вместе со свойством частичной гидрофобизации поверхности капилляров и пор это позволяет повысить морозостойкость растворов и бетонов. Добавки, повышающие водонепроницаемость растворов и бетонов, действуют благодаря кольматации капилляров или других неплотных сечений, размером больше 1 мкм. Через них влага мигрирует. Водонепроницаемые добавки улучшают структуру, повышают плотность цементного камня. Чтобы определить эффективность и рациональность использования водонепроницаемых добавок, учитывается разница стоимости работ без применения добавок, сэкономленного цемента и непосредственно добавок. Чтобы посчитать технико-экономическую эффективность, определяется стоимость сэкономленного цемента и разница в цене обычных растворов или бетонов.

Морозостойкая добавка

Морозостойкая добавка применяется для работ в зимний период и обеспечивает быстрый набор прочности бетона и долгую жизнеспособность бетонной смеси.

Отрицательная температура вредна для обычных бетонов, растворов и других каменных материалов, под ее воздействием они могут разрушаться, ведь при переходе воды из жидкого состояния в твердое при замерзании, объем воды увеличивает и развиваются значительные усилия. Эффективность сопротивления материалов воздействию этих усилий называется морозостойкостью. Морозостойкость зависит от плотности растворов и бетонов, прочности, наличия полностью или неполностью заполненных пор. В таких порах может размещаться лед без создания давления на стенки, или же с меньшим усилием воздействуя на стены пор.

Самыми эффективными добавками для повышения морозостойкости являются добавки, содержащие повехностно-активные вещества. Пластифицирующие добавки типа СДБ имеют благотворное влияние на морозостойкость растворов и бетонов, так как формируют оптимальную структуру. Оптимальной в таких условиях считается не микропористая, а плотная структура, которая замедляет процесс схватывания цементного теста и способствует более полной седиментации. Иногда в раствор вводятся пластифицирующие газообразующие и воздухововлекающие добавки, которые формируют в составах микропоры шаровидной формы, повышающие морозостойкость растворов и бетонов.

Должный эффект от присадок наблюдается только при строгом соблюдении пропорций и рекомендаций производителя. Если добавить мало морозостойкой присадки в состав, то бетон начнет замерзать при минусовой температуре. Это значит, что цементный камень образовываться не будет. Когда температура повысится, гидратация цемента снова восстановится, но структура смеси претерпит существенные изменения, неминуемо отразящиеся на прочности конструкции в будущем.

Антикоррозийная добавка

Антикоррозийные добавки способствуют увеличению плотности и водонепроницаемости бетонных растворов, общей гидрофобизации бетона.

Пресная вода-фильтр, а также вода, содержащая химические реагенты в количестве большем, чем предусмотрено СНиП 2.03.11-85, способна вызывать коррозию бетона. Выделяют несколько видов коррозии:

1. Растворения гидроксида кальция Са(ОН)2 и других составляющих цементного камня.
2. Вступление гидратных составляющих цементного камня в реакцию обмена солей с последующим вымыванием продуктов реакции.
3. Появление кристаллических труднорастворимых новообразований.
4. Увеличение объема кристаллических образований, приводящее к деструктивным процессам в бетоне (трещины, разрушение).

В первую очередь, для минимизации рисков коррозий, следует выбирать соответствующие заполнители и цемент. Большинство антикоррозийный добавок направлено на связывание, полное или частичное, свободного гидроксида кальция в бетоне. Если его преобразовать в плохо или вовсе нерастворимые водой соединения, то коррозии удастся избежать. Антикоррозийные добавки также направлены на увеличение плотности и водонепроницаемости растворов и бетонов, уменьшение объема пор, общую гидрофобизацию бетона.

Чаще всего антикоррозийные добавки содержат аморфный активный кремнезем (кремнеземистая опоковидная порода, трепел, трепельная опока). Эффективность антикоррозийных мер на основе клинкерных цементов в химически агрессивной среде устанавливается экспериментально. Рациональность использования антикоррозийной добавки определяется по разнице в общей стоимости мероприятий поверхностной защиты конструкций и стоимости обычных составов.