Добавки в бетон Справочное пособие

СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРЫ

Обычные водопонизители способны уменьшить водопот - ребность бетонной смеси при­мерно на 10—15%. Более сильное водопонижение воз­можно лишь при их введе­нии в повышенной дозировке, однако при этом наблюда­ются такие нежелательные эффекты, как усадка, сильное воздухововлечение, отделение воды, расслоение смеси и ухудшение процессов твердения бетона.

Суперпластификаторы при­надлежат к новому классу водопонизителей, отличающих­ся от традиционных по хи­мической природе и способности снизить водопотребность до 30%. Добавки этого класса известны под разными назва­ниями: суперпластификаторы, суперразжижители, суперво­допонизители и высокоэффек­тивные водопонизители. Про­изводство их впервые было ор­ганизовано в Японии и несколь­ко позже в ФРГ.

К преимуществам исполь­зования суперпластификаторов относят получение бетонных смесей с высокой удобообра- батываемостью и простотой укладки и производство вы­сокопрочных бетонов с нор­мальной удобообрабатыва - емостью при сильно понижен­ном содержании воды. Возмож­ны и промежуточные вариан­ты: более высокая, чем обычно, удобообрабатываемость бетон­ной смеси при ее меньшей водопотребности или понижен­ный расход цемента, но при нормальных технологичности бетонной смеси и прочности бе­тона.

4.1.1. Классификация. Обы­чно суперпластификаторы де­лят на четыре группы: продук­ты конденсации сульфирован­ного нафталина с формальде­гидом (СНФ), меламинсуль - фокислоты с формальдегидом (СМФ), модифицированные лигносульфонаты (МЛС) и дру­гие вещества, включая эфиры сульфокислот, углеводов и т. д. Однако наиболее эффективные из них — СМФ и СНФ, выпус­каемые в виде натровых солей соответствующих сульфокис­лот.

В основе молекул лигно­сульфонатов — фенилпропан с гидроксильными, метоксильны - ми, карбонильными и суль- фогруппами; молекулярная масса лигносульфонатов — от нескольких сот до 100 000, СМФ — порядка 30 000.

Для СНФ значения я =10, так как при меньшей моле­кулярной массе он, снижая поверхностное натяжение воды, будет вовлекать воздух[8]. Дан­ные о технических (промыш-

А |

Рис. '4.2. Влияние суперпластификато - ра на подвижность цементного теста

А — цемент + вода; В — то же+суперпластифи - катор

Ленных) суперпластификато­рах, выпускаемых в США, приведены в табл. 4.1.

4.1.2. Пластифицирующее действие. Как показало элект­ронно-микроскопическое иссле­дование, введение суперплас­тификатора приводит к диспер­гированию частичек цемента в цементно-водной суспензии, тогда как без добавки частички в воде агрегированы.

На рис. 4.1 показано, как изменяется кривая распреде­ления частиц цемента по разме­рам при введении в цементно - водную суспензию СМФ и СНФ. Как видно, при этом сильно возросло содержание мелких частиц [2]. О разжижающем действии 0,3% СМФ свидетель­ствует рис. 4.2; в присутствии этой добавки цементная паста способна растекаться подобно жидкости.

4.1.3. Области применения и ограничения. Литая бетонная смесь с суперпластификатором может быть легко уложена в густоармированные конструк­ции, при этом снимается проб­лема вибрирования смеси. Простота укладки литого бе­тона и оперативность такого процесса, не требующего виб­рации или нуждающегося лишь в ограниченной вибрации, де­лают подобную технологию при­годной для укладки бетонной смеси в фундаменты, пролеты мостов, дороги, междуэтажные перекрытия, настилы кровель и т. д. Существенно облегча­ется перекачка бетонной смеси в присутствии суперпластифи­каторов. Эти добавки успешно применяют при необходимости закачки бетонной смеси в тонне­ли, для предотвращения под­нятия подземных вод, заделки трещин, при проведении рестав­рационных работ и т. д. Су­перпластификаторы используют в промышленности сборного железобетона, так как уже че­рез 8—18 ч они обеспечивают прочность бетона до 40 МПа

Или снижение расхода цемента. Их применяют также для полу­чения высокопрочного бетона (прочностью при сжатии выше 100 МПа). Кроме того, облег­чается диспергирование пиг­ментов.

Другие важные области при­менения суперпластификато­ров — изготовление бетона с высокой непроницаемостью, улучшенным качеством поверх­ности и пониженной усадкой, что обеспечивает значительный экономический эффект.

Кроме перечисленных супер­пластификаторы обладают спо­собностью улучшать другие свойства бетонов, например благодаря существенному сни­жению водоцементного отноше­ния повышать долговечность; расширяется возможность ис­пользования шлакопортландце - мента, золоцемента и бетонов с дисперсным армированием, а также изготовления легких бе­тонов. Таким образом, действие суперпластификаторов распро­страняется не только на порт­ландцемент, но и на другие цементные системы.

Однако не следует полагать, что суперпластификаторы мож­но применять без каких-либо ограничений. Так, для бетонных смесей с этими добавками ха­рактерна быстрая потеря под­вижности. Требуется еще по­нять причинные связи между используемыми материалами, методами и внешними услови­ями, влияющими на этот эф­фект. Предстоит установить также, насколько совместимы суперпластификаторы с добав­ками других типов: ускорителя­ми, замедлителями и др. Хотя эффективность суперпластифи­каторов зависит от удельной поверхности цемента и содер­жания в нем СзА, гипса и ще­лочей, пока не определены окон­чательные зависимости.

Использование суперпласти­фикаторов вызывает необходи­мость изменения традиционной технологии приготовления бе­тонной смеси: для исключения ее расслоения требуется изме­нить соотношение между це­ментом, песком и крупным за­полнителем. Кроме того, следу­ет учитывать, что высокопод­вижные бетонные смеси оказы­вают большее давление на фор­мы, поэтому последние должны обладать определенной проч­ностью. Литые бетонные смеси трудно укладывать при угле наклона поверхности более чем на 3° к горизонту. При исполь­зовании сильно подвижных сме­сей с суперпластификаторами возникают трудности при отде­лочных операциях: необходимо принимать во внимание возраст смеси.

Во многих случаях превыше­ние содержания суперпласти­фикатора в сравнении с нор­мальным может привести, с одной стороны, к повышению пластифицирующего действия, а с другой — к нежелатель­ным побочным эффектам. Хотя самым сильным действием об­ладают суперпластификаторы меламин - и нафталинформаль - дегидного типа (СМФ и СНФ) их эффект зависит от моле­кулярной массы и от вида ка­тиона. Следовательно, пока установлены лишь главные за­кономерности действия супер­пластификаторов; в ближайшие годы будут получены дополни­тельные данные, особенно ка­сающиеся поведения бетонов с суперпластификаторами при их длительной эксплуатации, что позволит разработать стандар­ты и технические условия на эти добавки. Будущее супер­пластификаторов будет зави­сеть и от их стоимости, а глав­ное — от общего экономическо­го эффекта их применения в строительстве. Таким образом, использование суперпластифи­каторов не исключает приме­нения ранее известных пласти­фикаторов в ряде традицион­ных областей строительства.