Добавки в бетон Справочное пособие

СМЕШАННЫЕ И МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ДОБАВКИ

1976. Добавки на основе неорганических композиций бы­ли разработаны главным обра­зом для бетона. Для предот­вращения расслаивания, повы­шения водонепроницаемости и прочностных показателей пред­ложена добавка, содержащая обработанные фтористым водо­родом материалы + ПАВ + - fNaOH [1, 2] . Сьюги и др. [3] разработали способ умень­шения усадки путем введения молотых силикатов магния с гипсом. Рост удобоукладывае - мости и прочности наблюдался при добавлении пиритных огар­ков [4]'. Повышение прочности быстротвердеющего цемента на основе Ci2A7-CaX2, C3S, C2S и C4AF достигается при добавле­нии СаО или Са(ОН)2 [5].

Несколько патентов выдано

1 Примесь сульфидов, содержа­щаяся в этой добавке, может оказать вредное влияние на сохранность арма­туры в железобетоне (Примеч. науч. ред.) на добавки, представляющие собой сложные органические со­единения. Ряд составов на осно­ве янтарной кислоты и ее производных применяют для улучшения водонепроницаемос­ти и атмосферостойкости [6]. Повышение прочности при изги­бе и растяжении и трещино - стойкости было достигнуто при использовании полисахаридов [7], полимерсульфонатов и по­лиэфиров [8, 9]. В других па­тентах описаны водонепрони­цаемые покрытия [10], а также составы, применяемые для улучшения удобоукладываемо - сти и удлинения сроков схва­тывания [11]. Введение комп­лексов на основе диаминфор - миатов повышает прочность бетона [12].

Во многих патентах описаны добавки, представляющие со­бой смеси органических и неор­ганических соединений. Боль­шинство из них — полифунк­циональные добавки. Разнооб­разные функции этих добавок кратко перечислены ниже. Для хорошо перекачиваемой смеси без комков применяют добав­ку поливинилового спирта и бентонита [13]; для снижения усадки и трещинообразова - ния — лимонную кислоту со стеаратом кальция [14]; для повышения стабильности и пла­стичности — нитрит-нитрат ка­льция с полимерными эмуль­сиями [15]; для безусадочных и высокопрочных легких бето­нов — Na2P04 + триэтанола­мин [16]; для повышения мо­розостойкости и прочности — гипс, абиетат натрия и NaCl [17]; для снижения расслаи­вания и потерь осадки конуса смеси и повышения трещино- стойкости — смесь C3A3-CaF2, неорганических сульфатов, рас­ширяющего агента, водораство­римого полимера и компонен­та, регулирующего схватывание

[18] ; для повышения проч­ности и водостойкости бето­на — этиноловый лак и СоО, СиО или Мп203 с фурфуролом

[19] ; для улучшения текучес­ти и повышения прочностных Показателей — органосилико - нат с азотнокислым кальцием и нитритом [20]; для улучшения сцепления цементного раствора с древесиной — казеин молока, измельченный кварц или пе­сок [21]; для усиления воздухо­вовлечения и снижения водо­потребности — нитрит-нитрат кальция с лигносульфоновой кислотой или ее солями, полиок - сиэфирами, моно - или полиал - киларилсульфонатами [22]; для повышения удобоуклады - ваемости и ускорения тверде­ния быстротвердеющих цемен­тов — С12А7, гипс, Na2C03 и глюконат натрия [23].

1977. В патентах на много­компонентные добавки описаны составы, применяемые для по­вышения коррозионной стой­кости, гидрофобизации, увели­чения прочности при сжатии и изгибе, повышения адгезии, хи­мической стойкости и стойкости против высолообразования, улучшения удобоукладываемо - сти и трещиностойкости, уско­рения или замедления гидрата­ции, предупреждения водоотде­ления, повышения морозостой­кости и снижения водопотреб­ности.

Добавки содержали разно­образные органические и неор­ганические соединения, напри­мер: фосфат натрия 4-NH4Fe (II)-сульфаты [24]; смолу на основе поливинилового спирта + A12(S04) з + соевое масло + - j-полиалкиларилсульфонат [25]; А1 (ОН) з + галогениды, гидроксиды, карбонаты щелоч­ных металлов, галогениды ще­лочноземельных металлов 4- + жидкое стекло [26]; поливи­нил ацетат +N a2S03 -(-лигно­сульфонат -[- пеногаситель + +бактерицид [27]; А1С13 + -(- НС1 + уксусная кислота - j - +ацилированное ароматичес­кое соединение [28]; каусти­ческую соду + воздуховов - лекающую нейтрализованную смолу [29]; соли карбоновых кислот 4- нитрат кальция [30]; высокоплотный полиэтилен + 4-стеарат цинка 4" смачи­вающий компонент [31]; Na2S04 4- NaOH 4- изопро - пиловый спирт [32]; CaS04 + СаС12 + Ca(N02)2 + Ca(N03)2 [33]; жидкое стекло 4- водо­растворимую полиамидную смо­лу 4" замедлитель 4- угле­кислый калий (поташ) [34]; сополимер акриламида и 2-ак- риламид-2-метилпропансульфо - ната [35]; высшие жирные кис­лоты 4" вазелин 4" натриевые соли жирных кислот [36]; сульфатно-дрожжевая браж­ка 4- черный сульфитный ще­лок [37]; лигносульфонат ще­лочного или щелочноземельного металла 4- NaHC03 4- гипс [38]; NaN03 + водораствори­мый продукт конденсации суль­фированного ароматического углеводорода 4" алифатичес­кий альдегид [39]; шлам мок­рой газоочистки + Na2SC>4 [40]; водорастворимая эпок­сидная смола + NaN02 + + КОН [41]; KMn04 + лигно­сульфонат Са [42]; продукт реакции окисления кормовой патоки 4- NaCl [43].

1978. Заявлен патент на из­готовление высокопрочного лег­кого бетона с добавкой триэта­ноламина и NaOH [44]. Предло­жено применение [А1 (ОНз) ] 2_,v [A1(0H)2-0S03H] , (0<х<2) или смеси A12(S04)3 и MgO или Mg (ОН) 2 для предотвраще­ния водоотделения и увеличе­ния прочностных показателей [45]. Высокая удобоуклады­ваемость, снижение ' водопо­требности и повышение проч­ности достигались при исполь­зовании экстрактов жидкого це­ментного теста [46] или компо­зиции лигносульфонатов с глю - конатом или тартратом натрия, трибутил фосфат мела минфор - мальдегидом, триэтаноламином и додецилбензолсульфонатом натрия [47]. Другие запатен­тованные продукты содержали: смесь метил целлюлозы, NaOH, Al2(S04)3, формалина, додеци - лового спирта и сульфирован­ного нафталина для повышения прочности, гидрофобности и предупреждения выщелачива­ния и усадки [48]; стоки производства поливинилхлори - да с фуриловым спиртом, фе - ниламмонийхлоридом и СаСЬ для снижения усадки [49]; дрожжевую бражку для улуч­шения удобоукладываемости и повышения прочности [50]; кальциевую соль муравьиной кислоты и тиоцианат для улуч - 560 шения прочности и коррозион­ной стойкости [51]; расширяю­щий агент типа сульфоалюми­ната кальция и СаСЬ для предупреждения усадки [52]; виниловый полимер с пласти­фикатором для получения вы­сокой прочности в условиях автоклавной обработки [53] и смесь NaOH, сульфитно-дрож­жевой бражки и нейтрализо­ванного воздухововлекающего агента для повышения морозо­стойкости и прочности [54].

1979. Повышение модуля уп­ругости при растяжении быст - ротвердеющего цемента дости­гается при введении добавки оксипропил метил целлюлозы или полиакриламида [55], а рост водонепроницаемости и прочности — введением смеси водорастворимой полиамидной смолы, полиглицилдиана и три - этилентриамина [56]. Вместо 5 % гипса в цемент рекомен­довано вводить смесь 1 % лигносульфоната натрия + + 0,5—1 % К2СО3 [57]. Пока­зано, что смеси CuS04, Na2 Мо04-2Н20, 2,4-динитрофено - ла, N-этилмалеинимида или иодацетамида [58], гидразина или его солей [59] и КС1 + + нитрит натрия+ Na2S04 [60] эффективны для замедления коррозии. Морозостойкость, во­донепроницаемость и плотность повышаются при введении сме­си алкиладипинового пластифи­катора и сульфанола [61] или адипината натрия [62]. Моро­зостойкость улучшается при до­бавлении бутилнафталинсуль - фоната натрия [63]. Пониже­ние усадки достигается введе­нием добавки Na2S04 + M04e- вина [64]. В качестве стаби­лизатора использован продукт производства (NH4)2S04, полу­ченный путем переработки ма­точных растворов эфира акри­ловой или метакриловой кис­лот [65].

Противоморозная добавка содержала смесь кальциевой соли муравьиной кислоты и воз - духововлекающего компонента [)66] и Ca(N02)2 + Ca(N03)2 + -|-СаСІ2 [67]. Некоторые добав­ки повышают прочность при сжа­тии: поташ+ силикат натрия + -(-адипинат натрия [68]; А1 (ОН)3 +АІРз + додецилбензол - сульфонат натрия [69]; Na2S04 + Na2C03 + NaCl [70]; смесь глиоксаля с NaHS03 [71].

Выданы патенты на методы определения содержания орга­нических соединений в бетоне. В частности, описан способ, основанный на термическом разложении и последующей га­зовой хроматографии [72]. Содержание NaNCb, ингибито­ра коррозии, определяют титро­ванием смесью H2S04 + KMn04

[73] .

1980. Композиции добавок этой категории улучшают физи - ко-механические свойства бето­на. Ускоритель твердения или добавка, понижающая темпера­туру замерзания бетонной сме­си («депрессор точки замер­зания»), содержит CaCh + Na NO3, а для работы при низких температурах предложены сме­си полиметилнафталинсульфо - ната натрия с NaOH и LiOH

[74] , щелочных алюминатов

[75] , К2СГ2О7 + сополимер са­лициловой кислоты с формаль­дегидом [76], NaCl + лигно - сульфонат кальция+поликон­денсат формальдегида и нафта - линсульфоната натрия [77]; СаС + цитрат натрия [78]; пе - назолин — неионогенное ПАВ

[79] ; C2A7-CaF2 +карбонат и глюконат щелочного металла

[80] ; салицилат натрия -(- + KNO3 [81]; смесь полиами- новой смолы и кремнийоргани - ческой жидкости [82].

Композиции, предложен­ные для регулирования схваты­вания, содержат: акрилаты или метакрилаты Na, К или NH4 + +сополимеры акриламида или метакриламида [83]; метилцел- люлозу +пластификатор [84]; триполифосфат натрия + водо­растворимая полиамидная смо­ла [85].

Для повышения вяжущих свойств предложены следующие смеси: метилцеллюлоза+ стеа - рат кальция [86]; ненасыщен­ный виниловый полимер+лиг­носульфонат кальция+пенога - ситель [87]; метилцеллюлоза + + поливиниловый порошок + + стеарат кальция или маг­ния, лигносульфонат и казеин [88] ; соли алкиламинов + наф - тиламин + толуидин + сульфа­мидные кислоты + соли эфиров ортофосфорной килоты [89]. Усадка при высыхании может быть ограничена применением смеси соли жирной кислоты с продуктом обработки высших жирных эфиров оксиалкилена - ми, жирным эфиром полиал - киленгликоля, алкилнафтали - ном и поликонденсатом нафта- линсульфоновой кислоты и фор­мальдегида [90]. Для защиты от корррозии стальной армату­ры предложены: толутриазол + + Na0H + NaN03 [91]; NH2 NH2-H20 + Zn(N03)2 [92] и эпоксидная смола -|-отверди - тель [93].

Добавки, способствующие повышению прочности бетона при сжатии или изгибе, вклю­чали: лимонную кислоту глю­конат натрия К2С03 [94]; триполифосфат натрия-(-ще­лочной натриевый расплав [95]; смесь эпоксидной смолы на основе эфира диглицидил - полиэтиленгликоля с триэтилен - тетрамином и поликонденсатом нафталинсульфоната с формаль­дегидом [96]; смесь NaN03-(- -(- нитрит или нитрат каль­ция-(-хлорид кальция кубо­вый остаток синтетических жир­ных кислот-(-сульфитно-дрож­жевая бражка [97]; Na2S [98]; Fe, Со, Ni или Сг [99]; смесь RC6H40(C2H40)„S03Na (R = алкил С7_8, п = 2—5) и соли обработанной щелочью кислой смолы [100]; смесь глицерин - диглицидилового простого эфи­ра с триэтанолтетрамином и поликонденсатом формальдеги­да и нафталинсульфоновой кис­лоты [101]; смесь фосфогипса стриэтаноламином [102]; смесь стеарата кальция, триолеатсор - бита, полиоксиэтилена и поли­конденсата нафталинсульфоно­вой кислоты и формальдегида [103]; шлак + Са(ОН)2 + . СаС12 -4- лигносульфонат каль­ция [104]; карбонат и гидрок - сид щелочного металла [105]; Ыа2С03-(-замедлитель схваты­вания-(-композиция Ci2A7 и CaS04 [106]; алюминат каль­ция + CaS04 + СаС12 [107]; модифицированный поливинило­вый спирт [108]; смесь NH4C1 + + Na2S04 [109]; оксиэтилцел - люлозу [110]; смесь ацетата, нитрата, сульфата или хлорида кальция [111]; СН2СНС1 + -4- винилацетат -(- С2Н4 [112]; соли ароматической аминосуль- фоновой кислоты и модифи­цированную меламинформаль - дегидкарбамидную смолу [113]; смесь поликонденсата формальдегида и нафталин­сульфоната натрия с натриевой солью жирной кислоты (Сб) и трибутилфосфата [114];

K2S04 или алюминат калия [115].

1981. Основные технологи­ческие свойства бетона улуч­шаются при введении смеси сульфитно-спиртовой барды с полифенолом или полирезорци - нолом [116]. Патентные форму­лы, предложенные для повыше­ния прочности при сжатии, включают: MgO-(- MgS04 или MgC03 + Н20 + КгСг04 [117]; РЬО + глицерин [118]; Na2Si03-9H20 + КгСг207 + + Na2C03 или К2С03 [119]; борат натрия -(- KN03 + -|-Na2S203 -(- натриевая соль меламинформальдегидной смо­лы Na2S03 [120]; KN02 + -(-пластификатор [121];

NaN03 -4- пластификатор [122]; КОН + сульфосалици - ловая кислота -(- СаС12 [123]; целлюлозу -(- латекс + -(-СаСЬ + известь [124]; гид - роксид щелочного металла -(- + С02 -(- сильная кислота -4" фенолформальдегидная смо­ла [125]; полиметилполифенол- полиизоцианаты [126]. Проч­ность при изгибе повышается при введении смесей дибората Са, Sr или Ва и К2В407 [127] или бензил-бис(2-оксиэтил)- стеариламмоний хлорида [128].

Долговечный морозо - и со­лестойкий бетон может быть получен при введении следую­щих добавок: гексагидро-1, 3, 5-трис (2-оксиэтил)-S-триазина [129]; смесей нитрит-нитрата кальция с альдегидами и нейт­рализованными продуктами окисления [130]; моноалкил - сульфоната с ПВХ [131]; смеси фурфуролового спирта с водо­растворимым аминоальдегид - ным олигомером ПАВ и фосфо - гипсом [132]; фенолформаль - дегидная смола полиакрила- мид-|-лигносульфоновая кис­лота [133].

Бетон может быть изготов­лен при низких температурах в присутствии следующих доба­вок: адипинат натрия нитрит натрия [134]; CaN03 + адипи­нат натрия [135]; фурфуроло - вая кислота FeCb + полиэтиленполиамид-|- МегСОз + этилсиликат [ 136]; формиат кальция мочевина или тиомочевина + K2CO3-I - + Na2C03 [137]. Безусадочный бетон может быть получен при температуре ниже —10 °С при введении смеси К2СО3 или ЫагСОз + лигносульфонаты или углеводы алюминиевая пудра - j - глина [138]. Коррозия стальной арматуры в бетоне мо­жет быть предотвращена добав­лением смеси натриевых солей изомерных монокарбоксиловых КИСЛОТ (С 12 — 25 ) с Na2C03 + -|-NaOH [139]; а многие жид­кие отходы могут быть исполь­зованы в бетоне в сочетании с поликонденсатом (З-нафталин - сульфоновой кислоты и фор­мальдегида и лигносульфона - том натрия' [140].

[1] Авторы не приводят ни одного факта или расчета, подтверждающего реальность этой схемы. Не излагается также механизм предполагаемой топо - химической схемы {Примеч. науч. ред.)

[2] Авторы излагают далее пред­ставления, подробно описанные ими в книге «Наука о бетоне». Редакто­ры решили ограничиться лишь крат­кой информацией по тем вопросам, которые необходимы для понимания материала следующих глав. (Примеч. науч. ред.)

[3] Теория процессов, протекающих в бетоне и определяющих его мо­розостойкость, подробно изложена, кро­ме работы авторов [29], во многих монографиях советских авторов, поэто­му нет необходимости повторять эти положения. Кроме того, разные аспекты проблемы морозостойкости бетона в связи с влиянием добавок описаны в нескольких главах этой книги, особенно в гл. 5 и 8. Методы определения морозостойкости бетона, принятые за рубежом, также даны в книге «Наука о бетоне». (Примеч. науч. ред.)

33

[4] В СССР применение хлорида кальция строго регламентировано соот­ветствующими нормативными докумен­тами. (Примеч. науч. ред.)

(Примеч. науч. ред.)

[6] Под удобообрабатываемостью (удобоукладываемостью) подразумева­ется улучшение технологических свойств бетонной смеси.

[7] Это положение нельзя безогово­рочно перенести на условия строи­тельства в СССР. (Примеч. науч. ред.)

[8] п—степень полимеризации или поликонденсации.

[9] Образцы влажного хранения.

■"Состав содержал 60 кг золы-уноса на 1 м3.

[11] Эти же цементы н добавки используют н в СССР (Примеч. науч. ред.)

[12] Автор не приводит четких раз­личий между частицами цемента и гид- ратными новообразованиями. По-ви­димому, все же речь идет об адсорбции ПАВ на гидратных фазах. (Примеч. науч. ред.)

[13] В СССР близкие представления, основанные на использовании закона Генри, доведены до количественных расчетов, в том числе в отношении кинетики оводнения газовых пузырь­ков. Онн изложены в монографии О. В. Кунцевнча. (Примеч. науч. ред.)

[14] По данным О. В. Кунцевича, увеличение должно быть не более Х60. (Примеч. науч. ред.)

[15] В СССР О. В. Кунцевичем предло­жен более объективный критерий, заменяющий фактор расстояния Пау­эрса. (Примеч. науч. ред.)

[16] Другие данные свидетельствуют, что это утверждение не совсем точно: прочность при изгибе снижается при­мерно в 1,5—2 раза меньше, чем прочность при сжатии. (Примеч. науч. ред.)

[17] Американское общество по испыта­нию материалов. (Примеч. перев.)

[18] В СССР широко применяются в ка­честве добавок к цементу и для вы­пуска пуццоланового цемента пуццо­ланы осадочного происхождения — трепелы и опоки. (Примеч. науч. ред.)

[19] Метод Браунауэра — Эммлета - Теллера. (Прим. перев.)

[20] Как правило, шлак после грануля­ции высушивается и размалывается вместе с цементным клинкером; при введении в бетон он должен измель­чаться. (Примеч. науч. ред.)

[21] Подсчитана общая масса воды в смеси и воды в полимерном латексе, за исключением количества воды, аб­сорбированного заполнителями.

[22] Подсчитано для условия промы­той сухой поверхности.

[23] В СССР чаще применяют терми­ны «растворная смесь» и «бетонная смесь». (Примеч. науч. ред.)

[23] 1 Зак. 976

[24] Вычислено из массы единицы модифицированных полимерами растворов.

[25] «Метод термоса» включает разогрев составляющих бетонной смеси и ее утепление с тем, чтобы бетон до остывания приобрел определенную прочность.

[26] Критической называется проч­ность, при достижении которой бетон может подвергаться замораживанию без снижения его строительно-техничес­ких свойств.

385

'По последним данным [32], применение нитрита натрия или нитрата кальция совместно с суперпластифи­катором С-3 позволяет существенно уменьшить водоцементное отношение и снизить дозировку электролита.

Добавок — солей кальция, так как при этом часто удается реализовать синэргетический эффект от введения суперплас­тификатора (рис. 8.2). Этот ре­зультат лучше прослеживается на цементно-песчаных подвиж­ных растворных смесях, тогда как на малоподвижных и жест­ких бетонных смесях он прояв­ляется менее отчетливо [20].

8.4.3. Деформативность бе­тона. Введение большинства противоморозных добавок — солей кальция, особенно СаСЬ и его смеси с NaCl, в случае твердения бетона при темпера­туре выше 0 °С приводит к не­которому (на 5—10 %) относи­тельному увеличению деформа­ций усадки по сравнению с бето­ном без добавки и с добавкой того же или близкого состава, но выполняющей только функ - 406

[28] Рост кристаллов CSA должен происходить в пределах схватывания и твердения цемента, до образования жесткой структуры. {Примеч. науч. ред).

[29] В стандартах СССР на спе­циальные бетоны при использовании реакционноспособных заполнителей содержание щелочей в цементе огра­ничивается. (Примеч. перев).

483

[30] В отличие от суперпластифика­торов к этим добавкам относят добав­ки, понижающие водопотребность на 5—7 % (пластификаторы) и на 7— 15 % (эффективные пластификаторы). (Примеч. науч. ред.)

[31] В таком шлаке есть быстросхва - тывающаяся фаза СігА?- {Примеч. науч. ред.)

[32] Т. е. ингибитор коррозии с суперпластификатором и воздухововле- кающим агентом, которые одновремен­но повышают прочность и морозо­стойкость бетона, но, строго говоря, не относятся к рассматриваемой ка­тегории. (Примеч. науч. ред.)

[33] Эта добавка может повысить прочность цементного камня при интен­сивности уплотнения (прессования), но ускорителем твердения не является. (Примеч. науч. ред).

[34] Это смесь суперпластификатора со слабым ускорителем. (Примеч. науч. ред.)

[35] Это комплексная добавка с за­медлителями и стабилизаторами (три первых компонента) и суперпластифи­катором. (Примеч. науч. ред.)