Модификаторы в строительной технологии (стр. 11 )

• Аддимент БЕ 5 (Addiment BE 5). Ускоритель схватывания и твердения, применяемый для изготовления бетонных изделий и для зимнего бетонирования. Добавка в виде порошка. Рекомендуемая дозировка – 1,0..2,1% массы цемента. Производитель: Addiment Sika (ФРГ).

• Аддимент БЕ 6 (Addiment BE 6). Жидкий ускоритель схватывания для ремонтных работах. Рекомендуемая дозировка – разбавление водой в зависимости от назначения в соотношении от 1:1 до 1:6. Производитель: Addiment Sika (ФРГ).

• Перамин A (Peramin А). Добавка-ускоритель в виде прозрачного раствора на основе тиоцианата; не содержит ионов хлора. Рекомендуемая дозировка – 0,3..0,7% массы цемента. Производитель: ООО "Уралпласт".

• Сементол Омега П (Cementol Omega P). Добавка-ускоритель для бетонных и растворных смесей. Рекомендуемая дозировка – 1,0..2,5% массы цемента. Производитель: ТКК (Словения).

• Карбонат лития. Добавка-ускоритель на основе карбоната лития. Белый тонкодисперсный порошок без запаха; используется для бетонных и растворных смесей на высокоалюминатном цементе. Производитель: фирма Bang&Bonsomer концерна МАПЕИ (Италия).

Добавки-ускорители твердения, интенсифицируя процесс гидратации цемента и оказывая положительное влияние на формирование структуры цементного камня, на основании данных позволяют:

– повысить подвижность бетонной смеси на 2..4 см или уменьшить расход воды на 2..3% для равноподвижных смесей;

– повысить прочность бетона при сжатии после ТВО на 5..10% при условии получения более подвижных смесей (без уменьшения расхода воды и цемента) и на 10..20% при условии получения равноподвижных смесей (с уменьшенным расходом воды);

– уменьшить расход цемента на 5..10% при условии получения равнопрочных бетонов (с уменьшенным расходом цемента и воды);

– повысить морозостойкость бетона на 0,5..1 марку при условии получения равно подвижных смесей или равнопрочных бетонов;

– повысить водонепроницаемость бетона на 0,5..1 марку.

2.3 Добавки, снижающие проницаемость бетона, повышающие прочность, коррозионную стойкость, морозостойкость бетона и железобетона

2. 3. 1 Добавки-регуляторы структуры и свойств бетона

Управление процессом структурообразования бетона позволяет сознательно создавать определенное состояние системы твердеющего бетона, соответствующее принятым способам обработки, выбирать целесообразные технологические приемы и достигать при этом максимального экономического эффекта производственного процесса.

В процессе твердения вяжущего образуется система, состоящая из кристаллогидратов новообразований, непрореагированных с водой зерен цемента, оставшейся жидкой фазы воды и пор. Новообразования в структуре микробетона представлены, в основном, в виде двух структур – коагуляционной и кристаллизационной.

Важным элементом структуры цементного камня, играющим большую роль в формировании физико-механических свойств бетона, являются поры. Пористость в значительной степени предопределяет экономичность применения бетона в конструкциях.

Как известно, общая пористость бетона зависит в основном от количества воды затворения, вида и расхода вяжущего, от количества вводимого порообразователя, времени перемешивания смеси и других факторов. Сам процесс твердения цемента является источником образования пор. Различают следующие группы пор микробетона: гелевые, контракционные, капиллярные, воздушные ("условно замкнутые"). Кроме перечисленных в бетоне могут создаваться и другие виды пор и пустот, которые условно можно отнести к "структурным".

Образующаяся в результате взаимодействия вяжущего с водой контракционная и гелевая пористость имеет размеры 1·10-6..10·10-6 мм для контракционных пор 15·10-8..40·10-8 мм и для гелевых пор при общем их объеме порядка 1,5..2,5%. Объем таких пор зависит от минералогического и вещественного состава цемента и его расхода. Гелевая и контракционная пористость, не оказывая существенного влияния на физико-механические свойства бетонов, может выполнять роль резервной, что способствует повышению морозостойкости бетона.

Размер "условно замкнутых" пор, образующихся в результате воздухововлечения и микрогазообразования, колеблется в достаточно широких пределах: от 1·10-3 мм до 300·10-3 мм и более. Их размеры зависят от характеристик исходных материалов и состава бетона, времени перемешивания бетонной смеси и других факторов. Такие поры могут существенно снизить среднюю плотность бетона. Вместе с тем, благодаря блокированию капилляров и образованию резервной пористости, такие микропоры способствуют повышению морозостойкости и водонепроницаемости бетона, а также его трещиностойкости, так как они являются своеобразными демпферами ("поглотителями") развивающихся микротрещин [50].

Капиллярные поры, образующиеся в процессе испарения избыточной воды, располагаются, прежде всего, в межпоровых перегородках, создавая таким образом сообщающуюся систему пор. Размер таких пор колеблется в пределах 1·10-3...1·10-4 мм, а содержание в объеме достигает 7..15%.

Капиллярные поры существенно влияют на прочность и коэффициент конструктивного качества бетона. От объема пор зависит гигроскопичность материала: при увеличении капиллярной пористости увеличивается водопоглощение и равновесная влажность, что приводит к повышению теплопроводности и снижению прочности бетона.

Таким образом, капиллярные поры, незначительно увеличивая общую пористость, оказывают негативное влияние на физико-механические свойства и показатели назначения бетона.

Одним из технологических приемов направленного структурообразования бетона является введение в его состав эффективных модифицирующих добавок.

При производстве высокопрочных бетонов, когда водоцементное отношение может ограничиваться значением В/Ц = 0,3 и менее, обязательно применение водоредуцирующих добавок, которые позволяют в значительной степени сократить водосодержащие и улучшить структуру твердеющего бетона. При этом добавки обеспечивают и технологические требования по удобоукладываемости бетонных смесей.

Для изготовления особо ответственных бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в средне - и сильноагрессивных средах, требуется получить плотную структуру и снизить проницаемость бетона. В этих случаях применяют кольматирущие (уплотняющие) добавки, способствующие удалению воздуха и кольматации пор.

В технологии бетона одним из основных вопросов, определяющих высокую прочность и высокую морозостойкость бетона, является вопрос об оптимальных параметрах "условно замкнутых" пор. Наиболее распространенным подходом для получения морозостойких бетонов является обеспечение общего содержания воздуха (газа) в бетонной смеси. Принято считать, что оптимальный объём пор, обеспечивающий высокую морозостойкость без значительной потери прочности, составляет 2...4%. Для образования мелкопористой структуры бетона, т. е. для придания бетону или раствору требуемых свойств (по морозостойкости, коррозионной стойкости), во многих случаях искусственно создаются поры и пустоты. Для этого в бетон вводят воздухововлекающие и микрогазообразующие добавки.

Для повышения защитного действия бетона по отношению к стальной арматуре изделий и конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия агрессивных хлоридных сред, в состав бетонной смеси следует вводить добавки ингибиторов коррозии стали.

2. 3. 2 Водоредуцирующие добавки

Водоредуцирующие добавки – это вещества, позволяющие получать бетонную смесь требуемой удобоукладываемости с пониженным расходом воды. По основному эффекту действия добавки разделены на водоредуцирующие I, II, III и IV групп.

Водоредуцирующие добавки I группы – это добавки, снижающие расход воды на 20% и более и повышающие марку бетона по водонепроницаемости на 4 ступени и более. Представителями этой группы добавок являются пластифицирующие добавки I группы суперпластификаторы и комплексные добавки на их основе.

Водоредуцирующие добавки II группы – это добавки, снижающие расход воды на 12..19% и повышающие марку бетона по водонепроницаемости на 2..3 ступени. К этой группе добавок относятся сильнопластифицирующие добавки и комплексные добавки на их основе.

Одновременно водоредуцирующие добавки I и II групп приводят к повышению интенсивности тепловыделения и способствуют повышению прочности, морозостойкости и коррозионной стойкости бетона.

Водоредуцирующие добавки III группы – это добавки, снижающие расход воды на 6..11% и повышающие марку бетона по водонепроницаемости на 1..2 ступени. Добавками этой группы являются средне - и слабопластифицирующие добавки и комплексные добавки на их основе.

Водоредуцирующие добавки IV группы – это добавки, снижающие расход воды на 5% и менее и повышающие марку бетона по водонепроницаемости на 1 ступень. Представителями этой группы добавок являются воздухововлекающие добавки, электролиты и комплексные добавки на их основе.

Водоредуцирующие добавки III и IV групп повышают интенсивность тепловыделения и способствуют повышению прочности и коррозионной стойкости бетона.

Благодаря водоредуцирующему действию добавок I и II групп, в цементном тесте снижается объём межзернового пространства и обеспечивается более тесный контакт между оболочками из гидратных продуктов на поверхности соседних зерен вяжущего, что способствует объединению их в более плотный и прочный конгломерат. Подобное уплотнение структуры цементного камня проявляется в резком снижении его пористости и существенным ростом прочности.

При использовании суперпластификаторов в качестве водоредуцирующих добавок большое значение имеет также эффект адсорбционного модифицирования гидратных новообразований, вызываемый добавками. Быстрая адсорбция суперпластификатора на поверхности вновь образующихся в процессе гидратации частиц твердой фазы фиксирует их размеры на ранней стадии гидратообразования, препятствуя дальнейшему росту. Таким образом, наступает стабилизация гидратов в тонкодисперсном, рентгеноаморфном состоянии, что способствует оптимизации структуры цементного камня и обеспечивает повышение плотности и прочности бетона.

2. 3. 3 Кольматирующие добавки

Кольматирующие добавки – это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами. По требованиям надежности они должны обеспечивать повышение марки бетона по водонепроницаемости на 2 ступени и более.