Добавки-регуляторы структуры бетона и раствора

Для придания бетону или раствору требуемой пористости или плотности вводят микро-, поро-, пено-, газообразующие или уплотняющие добавки. Исследованиями установлено, что общая пористость бетона зависит, в основном, от количества вводимого порообразователя и воды, вида и расхода вяжущего. Контракционная и гелевая пористость в меньшей мере влияет на физико-механические свойства бетона, капиллярная же существенно сказывается на его отношении к воде (водопоглощение, капиллярное всасывание, сорбционное увлажнение), его морозо- и коррозионной стойкости.

Физико-механические и теплотехнические свойства поризованных и ячеистых бетонов зависят от характера микропористости - газовой пористости. Наилучшее строение и физико-механические свойства ячеистого бетона достигаются при наличии в нем большого количества мелких и равномерно распределенных пор шаровидной формы. Однако при газовой пористости свыше 53 % появляется возможность деформации и разрушения стенок пор, что приводит к ухудшению его физико-механических характеристик.

Пластифицирующе-воздухововлекающие добавки

Действие пластифицирующе-воздухововлекающих добавок сводится к замедлению процесса гидратации затворенного водой цемента и, как следствие, к снижению интенсивности увеличения вязкости цементного теста в бетонных и растворных смесях в начальной стадии. Достигается это благодаря свойству добавок образовывать на поверхности зерен цемента тонкие (мономолекулярные) гидрофобные пленки, резко уменьшающие смачивание цементных зерен водой, что приводит к замедлению процесса их гидратации и, следовательно, к сохранению на некоторое время начальной вязкости цементного теста. Помимо этого, в связи с некоторой пенообразующей способностью добавок этой группы, при перемешивании в бетонных и растворных смесях возникают мельчайшие пузырьки вовлеченного воздуха, повышающие подвижность смесей. Пластифицирующе-воздухововлекающие добавки особенно сильно воздействуют при виброуплотнении бетонных смесей, увеличивая их подвижность на 15...30 %.

Воздухововлекающие добавки

Действие воздухововлекающих добавок состоит, в основном, в насыщении растворных и бетонных смесей микропузырьками воздуха, облегчающими взаимное перемещение заполнителей и выполняющих роль смазки. Достигается это благодаря тому, что добавки вводятся в растворные или в бетонные смеси в виде щелочных мыл или образуют в них мыла (за счет нейтрализации гидроксидов новообразований гидратирующегося цемента) , обладающие пенообразующей способностью. Используя воздухововлекающие добавки в тяжелых и легких бетонах и строительных растворах, необходимо учитывать, что микропузырьки воздуха уменьшают их вязкость, повышают однородность и удобоукладываемость, вследствие чего смеси с этими добавками приобретают подвижность, эквивалентную смесям без добавки, имеющим на 30...35 % большую подвижность.

Воздухововлечение в цементно-песчаные смеси зависит от соотношения в них цемента и песка, его зернового состава, эффективность воздухововлечения снижается при изменении размера зерен песка против оптимального (около 0,5 мм) или при повышении расхода цемента в смесях. Количество удерживаемого в этих смесях воздуха увеличивается с ростом дисперсности эмульсии воздуха, достигаемой повышением содержания в них порообразующих добавок. Поэтому оптимальное количество добавки эмульгатора воздуха в зависимости от требуемого воздухововлечения должно назначаться с учетом зернового состава всей смеси (цемент + добавка). Помимо порообразования, воздухововлекающие добавки повышают воздухонепроницаемость и морозостойкость бетонов и растворов, снижают коррозию стали. Введение в состав строительных растворов воздухововлекающих добавок позволяет исключить или уменьшить расход извести в растворах, увеличить подвижность растворных смесей при их перекачивании растворонасосами (без увеличения расхода цемента) и получать легкие литые растворы.

Пено- и газообразующие добавки

Эффективность пенообразующих добавок зависит от поверхностной активности и пенообразующей способности, которая в свою очередь связана с поверхностным натяжением растворов, понижающимся с увеличением концентрации пенообразующей добавки в растворе. Концентрация раствора, обеспечивающая максимальную стабильность пены, должна быть близкой к концентрации, при которой достигается адсорбционное насыщение на границе раствор - воздух. Для уменьшения размеров воздушных пузырьков эмульсии должно быть понижено поверхностное натяжение раствора, что достигается повышением в нем концентрации поверхностно-активного вещества. Стабилизация эмульсии воздуха достигается кальциевым мылом, фиксирующимся в адсорбционных оболочках воздушных пузырьков.

Действие газообразующих добавок сводится к образованию в бетонных или растворных смесях равномерно распределенных замкнутых пор. Практически не влияя на формовочные свойства бетонных и растворных смесей, добавки за счет образования до 2 % газовых микропузырьков в единице объема бетона или раствора и частичной гидрофобизации внутренней поверхности пор позволяют улучшить качество бетона и раствора. Поризация ячеистых газобетонов основана на образовании в тесте вяжущих газовых пузырьков, создающих ячеистую структуру цементного или известково-силикатного теста. Применяя газообразующие добавки для получения микропористой структуры бетона или раствора, необходимо учитывать, что эффект газообразования зависит от количества добавок, температуры бетонных или растворных смесей и содержания в них щелочи и цемента и что добавки существенно замедляют твердение бетонных и растворных смесей на ранних стадиях. Основное же отрицательное воздействие газообразующих добавок - повышение водосодержания и снижение прочности бетона или раствора - может быть частично или полностью локализовано введением в бетонные или растворные смеси добавок, увеличивающих его прочность при сжатии и газообразующих добавок.

Уплотняющие добавки

Увеличение плотности бетонов и растворов, долговечности изделий достигается применением минеральных и водорастворимых добавок. Тонкодисперсные минеральные вещества, содержащие активный кремнезем (в аморфном состоянии), не только заполняют поры в бетоне или растворе, но и химически взаимодействуя с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидратации цементов, образуют дополнительные соединения двухкальциевого силиката. В конечном счете, это приводит к повышению плотности цементного камня, росту его прочности при сжатии и улучшению других характеристик. В качестве добавок-уплотнителей бетонов и растворов следует применять тонкомолотые и тонкодисперсные минеральные добавки из сырьевых материалов, обладающих гидравлической активностью: доменные гранулированные шлаки, золы и шлаки ТЭС, кремнеземистая опоковидная порода, трепел и др. При использовании тонкодисперсных минеральных добавок с целью повышения плотности и прочности ячеистого бетона тонкость их помола или дисперсность должны сочетаться с зерновым составом смеси цемента с песком из условий достижения максимальной ее средней плотности. В качестве минеральных добавок-уплотнителей ячеистого бетона или раствора целесообразно применять активные минеральные вещества Водорастворимые уплотняющие добавки используются в виде водных растворов рабочей концентрации взамен воды затворения или повышенной концентрации - взамен части воды. Количество тонкодисперсных минеральных и водорастворимых уплотняющих добавок определяют экспериментально по показателям средней плотности и прочности при сжатии ячеистого бетона.

Применение добавок-регуляторов структуры бетона и раствора

Добавки-регуляторы структуры бетона и раствора (пластифицирующе-воздухововлекающие, воздухововлекающие, пено-и газообразующие, уплотняющие, гидрофобизирующие) применяются в виде водных растворов рабочей или повышенной концентрации. При этом водные растворы рабочей концентрации добавок-регуляторов структуры бетона и раствора применяют взамен воды затворения бетонных или растворных смесей, когда на бетоно- или растворосмесительных установках в течение смены приготовляют бетонные или растворные смеси неизменных составов или когда смеси разных составов готовят в отдельных смесителях.

Использованы материалы книги Афанасьева Н. Ф., Целуйко М. К. "Добавки в бетоны и растворы"