Хімічні та мінеральні добавки в цементобетонні

Хімічні та мінералогічні добавки являються дієвим інструментом для регулювання технологічних і фізико-механічні властивості сумішей бетону.

 

Активні мінеральні добавки - мінеральні гідравлічно активні порошки, які додають в бетонну або розчинну суміш з метою підвищення щільності, водостійкості і корозійної стійкості бетонів і будівельних розчинів, а також для зменшення витрати цементу. Хімічні добавки - хімічний продукт природного або штучного походження, що додається під час приготування бетонної/розчинової суміші, для модифікації властивостей бетонної/розчинової суміші і/або бетонів та розчинів.Добавки модифікатори класифікують у відповідності з ДСТУ Б В.2.7-65-97:

І клас - регулювання реологічних(технологічних) властивостей бетонних та розчинних сумішей включає:

- пластифікуючі добавки для підвищення рухливості бетонної суміші;

водоредуцюючі - для зниження водопотреби бетонної суміші;

- водоутримувальні - для зменшення водовідділення при ущільненні суміші;

- стабілізуючі - для зменшення розшарування і розчиновідділення суміші; ті, що покращують перекачуваність суміші по трубопроводу.

Пластифікуючі добавки поділяють на чотири групи:

1 група (суперпластифікатори) - забезпечують підвищення величини осадки конуса (ОК) від 2...4 см (П1) до 20...22 см (П5) без зниження міцності бетону на весь термін випробування.

Можливі додаткові позитивні або негативні ефекти: підвищення міцності бетону, розшарування суміші, збільшення повітровтягування, деформацій усадки і повзучості.

До них відносяться: С-3; Дофен; 10-30, СМФ, Меламін формальдегідна аміноактивна смола МФ-АР.

2 група (сильнопластифікуючі) - підвищення рухливості суміші від осадки конуса 2...4 см (П1) до 14...19 см (П5) без зниження міцності бетону.

Додаткові ефекти: уповільнення тужавлення бетонної сумі­ші, розшарування суміші, збільшення повітровтягування, збіль­шення деформацій усадки і повзучості.

До них відносяться: лігносульфонати технічні модифіковані (ЛСТМ-2); НІЛ-20.

3 група (середньопластифікуючі) - підвищення рухливості суміші від ОК 2...4 см (П1) до 9... 13 см (П3) без зниження міцності бетону.

Додатковий ефект - уповільнення тужавлення бетонної су­міші і тверднення бетону.

До них відносяться: лігносульфонати технічні (ЛСТ); пластифікатори форміатно-спиртові (ПФС); мелясова упарена після дріжджова бражка (УПБ).

4 група (слабкопластифікуючі) - підвищення рухливості суміші від ОК 2...4 см (П1) до ОК 5-8 см.

До них відносяться: релаксол (Р); етилсиліконат натрію (ГКЖ-10); метилсилікатнатрію (ГКЖ-11).

Вказаний пластифікуючий ефект добавок кожної групи забезпечується за умови, коли витрата матеріалів - цементу, заповнювачів і води - на 1,0 м³ бетону не змінюється.

Водоредуцюючі добавки І класу (тобто ті, що зменшують водопотребу бетонної суміші без зміни витрати заповнювачів і цементу в складі бетонної суміші) поділяють на чотири групи за величиною ефекту - зниження витрати води без зни­ження рухливості суміші:

1 група - зниження витрати води на 20% і більше. Підвищення міцності бетону і його водонепроникності на чотири ступеня і більше.

Додаткові ефекти - підвищення інтенсивності тепловиділен­ня, підвищення морозостійкості і корозійної стійкості бетону.

До них відносяться: добавки пластифікуючи та суперпластифікуючі.

2 група - зниження витрати води на 12...19%. Підвищення міцності бетону і марки за водонепроникністю на два - три ступеня.

Додаткові ефекти: такі самі, як і для І групи.

3 група - зниження витрати води замішування на 6... 11 %.

Підвищення міцності бетону і марки за водонепроникністю на один - два ступеня. Підвищення міцності бетону на 10-20%; водонепроникності 2-3 марки.

Додаткові ефекти - підвищення інтенсивності тепловиділен­ня, підвищення корозійної стійкості бетону.

4 група - зниження витрати води на 5% і менше. Підвищення міцності бетону до 10% і марки за водонепроникністю на 1 ступінь.

Пластифікуючи та водоредукуючі добавки, це одні і ті ж самі, тільки використовуються з різною метою.

Водоутримувальні добавки І класу - ті, що забезпечують водовідділення бетонної суміші з ОК = 20...22 см не більше 2%.

Додатковий ефект - підвищення рухливості бетонної сумі­ші, зниження проникності бетону, підвищення однорідності бетону, деяке зниження міцності.

Стабілізуючі добавки І класу (тобто ті, що зменшують роз­шарування і розчиновідділення суміші) - забезпечують показ­ник розчиновідділення бетонної суміші з ОК = 20...22 см не біль­ше 2,5%.

Додатковий ефект - підвищення однорідності бетону, зни­ження проникності бетону.

До таких добавок належать високодисперсні гідрофільні порошки - каолін, бентонитова глина, а також комплексні до­бавки, які містять емульгатор (ЛСТ) або вирівнювач (речови­на, що сприяє рівномірному розподілу одного компонента в іншому, наприклад, ОП-7), гідрофобізатор (смола СНВ). Спіль­не використання таких добавок разом із суперпластифікатором дає можливість готувати литі нерозшаровувані бетонні суміші.

Добавки І класу, які покращують перекачуваність суміші по трубопроводу - забезпечують зниження тиску на шкалі мано­метра на 30%.

Додатковий ефект - підвищення однорідності бетону, зни­ження водовідділення суміші, деяке зниження міцності бетону.

До них відносяться: поліоксіетилен, Сіка ПУМП.

 

За своїм складом і за хімічною природою суперпластифіка­тори можна умовно поділити на чотири групи:

1 група - сульфіровані меламиноформальдегіди і смоли, а також комплексні добавки на їх основі. До першої групи відносять суперпластифікатори типу 10-03, КМ-30, НИЛ-10, мельмент, компласт;

2 група - продукти конденсації нафталінсульфокислоти і комплек­сні добавки на їхній основі. До другої групи відносять С-3, 40-03, дофен, майті, кормікс;

3 група - модифіковані лігносульфонати. До третьої групи відносять ЛСТМ, ХДС, позоліт 300, хрісфлюїд, КБМ;

4 група - продукти конденсації оксікарбонових кислот і деякі інші добавки. До четвертої групи відносяться пластимент В 40, Сіка Віскоріт.

 

II клас - добавки, які регулюють кінетику процесів тужав­лення і тверднення бетонної суміші (прискорення або уповіль­нення) в початковий період замішування.

Добавки - уповільнювачі тужавлення - забезпечують збіль­шення часу втрати рухливості бетонної суміші від ОК = 2 см в два рази, і більше при температурі повітря (20 ± 2)°С.

Додатковий ефект - зменшення швидкості тепловиділення в масивних спорудах уповільнення тверднення бетону на ранній стадії, збільшення тривалості попереднього витримування бе­тону перед термообробкою.

До них відносяться: ЛСТ, декстрин, бура

Добавки - прискорювачітужавлення - забезпечують прискорен­ня тужавлення на 25% і більше при температурі повітря (20 ± 2)°С.

Додатковий ефект - прискорення тверднення бетону, упо­вільнення росту міцності у віддалені строки тверднення, виник­нення висолів на поверхні бетону, корозія арматури.

Добавки - прискорювачітверднення - забезпечують підви­щення міцності бетону на 20% і більше у віці 1 доби тверднен­ня в нормальних умовах.

Додатковий ефект - підвищення електропровідності бетон­ної суміші, уповільнення росту міцності в подальші (пізні) стро­ки тверднення, виникнення висолів на поверхні бетону, корозія арматури.

До них відносяться: хлорид кальцію (ХК), нітрат кальцію (НК), Нітрит-нітрат хлорид кальцію (ННХК), хлорид натрію (ХН), сульфат натрію (натрій сірчанокис­лий) (СН), нітрат натрію (НН).

Добавки - уповільнювачі тверднення - забезпечують знижен­ня міцності бетону на 30% і більше у віці до 7 діб порівняно з міцністю бетону без добавки.

Додатковий ефект - уповільнення тужавлення бетонної су­міші, збільшення міцності бетону у віці 28 діб і більше, змен­шення швидкості (інтенсивності) тепловиділення, зниження проникності бетону, збільшення тривалості попереднього вит­римування бетону перед термообробкою.

До них відносяться: ЛСТ, нітрилотриметиленфосфорна кислота (НТФ), кормова цукрова патока (меляса)(КП),фенілетоксісилоксан - 113-63 (ФЕС)

III клас - добавки, які регулюють структуру і пористість бетонної суміші, цементного каменю і бетону.

Повітровтягуючі добавки - забезпечують підвищення в ущільненній бетонній суміші вмісту повітря на 2...6% за об'ємом, підвищення морозостійкості бетону в два рази і більше.

Додатковий ефект - пластифікація бетонної суміші, зниження розшарування суміші, підвищення марки бетону за водоне­проникністю, зниження водопоглинання, зниження міцності бетону.

Повітровтягуючі добавки (для легких бетонів) забезпечу­ють збільшення об'єму втягнутого повітря в межах від 6 до 15% із збереженням злитої структури бетону. Втрата втягнутого по­вітря після 30 хв. витримування не більше 25%. Відсутність зни­ження міцності при однаковій середній щільності легкого бетону.

Додатковий ефект — підвищення легкоукладальності і зни­ження розшаровуваності бетонної суміші.

До них відносяться: смола нейтралізована повітровтягувальна (СНВ), смола деревна омилена (СДО), ГКЖ-10, ГКЖ-11.

Піноутворюючі добавки забезпечують втягнення повітря в межах від 10 до 25% введеного у бетонну суміш разом із раніше приготовленою піною, з одержанням поризованої структури бетону; втрата повітря після 30 хв. вит­римування до 25%; відсутність зниження міцності при однако­вій середній щільності пінобетону.

Додатковий ефект - аналогічний, як і для повітровтягувальної.

До них відносяться: сульфанол (С), Піно СТРОМ, Норпен.

Використовуються для важких та легких бетонів.

Газоутворюючі добавки (для легких бетонів) забезпечують за рахунок утворення газу в бетонній суміші в об'ємі від 15 до 25%; період активного газоутворення від 5 до 30 хв. відсут­ність зниження міцності при однаковій середній густині бетону.

Додатковий ефект - аналогічний, як і для попередніх добавок.

Газоутворюючі добавки (для важкого бетону) забезпечують утворення газу, який виділяється в ущільненій бетонній суміші в об'ємі від 1,5 до 3,5% підвищення морозостійкості бетону в два рази і більше.

Додатковий ефект - пластифікація бетонної суміші, знижен­ня розшарування суміші, ущільнення структури бетону при твердненні в замкнутому об'ємі, підвищення марки бетону за водонепроникністю, зниження водопоглинання, неможливість застосування електропрогріву (пожежонебезпечна операція, коли газ утворюється, наприклад, у результаті реакції новоут­ворень в цементному тісті з алюмінієвою пудрою - це водень, він горить).

До них відносяться:полігідросилоксани (ГКЖ-94), пудра алюмінієва (ПАК).

 

IV клас - добавки для підвищення міцності, корозійної стій­кості, непроникності, морозостійкості бетону.

Підвищення міцності бетону забезпечують пластифікуючі і водорегулюючі добавки всіх чотирьох груп.

Корозійну стійкість підвищують повітровтягуючі, гідрофобізуючі добавки І, III класу (зниження водопоглинання бето­ну відповідно у п'ять разів, від двох до п'яти разів і від півтора до трьох разів), кольматуючі добавки (підвищують водонепро­никність бетону на два ступеня і більше), а також інгібітори корозії арматурної сталі, які підвищують захисні властивості бетону по відношенню до стальної арматури в залізобетонних конструкціях. Для підвищення корозійної стійкості використовують добавки насіватори сталі: НН, біхромат калія, біхромат натрія.

Морозостійкість і непроникність бетону підвищують водоредукуючі добавки всіх чотирьох груп, що вказані, для підвищення корозійної стійкості бетону, крім інгібіторів корозії ар­матурної сталі.

 

V клас - добавки для надання бетону спеціальних власти­востей.

Протиморозні добавки, які забезпечують тверднення бето­ну при від'ємних температурах. Це добавки, багато з яких за­стосовують також для прискорення тужавлення і тверднення бетонної суміші (II клас);

Гідрофобні добавки І, II і III груп, які забезпечують знижен­ня водопоглинання бетону, відповідно в п'ять разів і більше, в два - п'ять разів, півтора - два рази (при випробуванні через 28 діб тверднення). Найпоширеніші у використанні ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-94.

Бактеріальні добавки – використовуються для зниження або знищення мікрофлори в структурі або на поверхні бетону. До мікрофлори відносять різні бактерії, грибки, мікроорганізми, продукти життєдіяльності, яких руйнують структуру бетону. Представляють собою органічні кислоти (лимонна та інші), Використовують бактерицидні добавки при виробництві конструкцій, які працюють в агресивних середовищах (харчова промисловість, в медицині, тваринницькі ферми). До них відносяться: КАТАПІН, Бактерицид, Латекс Бактерицид. Спеціальні полімерні добавки Для підвищення адгезії цементних систем, підвищення міцності на розтяг при згині і тріщиностійкості бетонів і розчинів використовують сополімери, полівінілацитат, етилен, стірол акрилу. Для стабілізації бетонних і розчинних сумішей використовують: добавки метил-цилюлози, карбоксил метіл-целюлоза, оксі полі метилен. Для підвищення водостійкості, корозійної стійкості в бетоі використовують водорозчинені епоксидні смоли та поліамідну смолу № 89. Для зменшення усадочних деформацій, підвищення морозо- і корозіє стійкості, а також міцності на розтяг при згині використовують полімерні волокна розміром від 6-25 мм і діаметром від 18-25 мкм. Витрати волокон на 1 м³ бетону 0,5-1,5 кг/ м³ в якості полімерного волокна використовують поліпропіленове волокно, скляне волокно.