Современное производство строительных материалов

Добавки, регулирующие свойства бетонных смесей

Добавки вводят в состав растворных и бетонных смесей для придания им нужных свойств, а также для уменьшения расхода вяжущего и ряда других целей. Добавки подразделяют в зависимости от функционального и достигаемого эффекта.

Добавки, регулирующие свойства растворных и бетонных смесей подразделяют: на пластифицирующие, т. е. улучшающие удобоукладываемость смесей; стабилизирующие, т. е. предупреждающие расслоение смесей; водоудерживающие, т. е. уменьшающие водоотделение смесей.

Пластифицирующие добавки. Эти добавки разжижают смесь, что существенно облегчает работу с ней, без снижения прочности раствора и бетона. Все пластифицирующие добавки являются поверхностно-активными веществами. Различают гидрофильно-пластифицирующие, гидрофобно-пластифицирующие добавки и суперпластификаторы, отличающиеся не только эффектом разжижающего действия, но и влиянием на свойства раствора и бетона.

Из числа гидрофильно-пластифицирующих добавок наибольшее применение получили добавки ЛСТ — лигносульфонаты технические (прежнее название СДБ) и ПАЩ-1 (натриевая соль адипиновой кислоты). Дозировки этих добавок 0,15...0,3% от массы цемента.

Эти добавки эффективно использовать в жирных смесях, т. е. смесях с большим содержанием вяжущего. При введении ЛСТ, ПАЩ-1 и других пластифицирующих добавок можно решить одну из следующих задач:
улучшить удобоукладываемость смесей при сохранении расхода вяжущего вещества и прочности раствора или бетона;
сократить расход воды, а расход вяжущего оставить прежним, что ведет к повышению прочности раствора и бетона;
уменьшить расход воды и вяжущего при сохранении первоначальной удобоукладываемости, при этом прочность раствора или бетона останется неизменной, а расход вяжущего сократится на 7... 12%.

Гидрофобно-пластифщирующие добавки (мылонафт, асидол, гидрофобизирующие кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 и ГКЖ-11, абиетат натрия и др.) рекомендуется применять в так называемых тощих смесях, отличающихся малым расходом вяжущего. После затвердевания раствора и бетона эти добавки располагаются на поверхности пор и капилляров камня вяжущего вещества и способствуют уменьшению водопоглощения и капиллярного всасывания. Благодаря указанным свойствам растворы и бетоны имеют более высокую водо- и морозостойкость и водонепроницаемость, что существенно повышает их долговечность.

Отечественная промышленность освоила выпуск добавок нового типа — суперпластификаторов. В большинстве это синтетические полимерные материалы, вводимые в бетонную смесь в количестве 0,2... 1,2% массы цемента. В отличие от традиционных добавок суперпластификаторы обладают более сильным разжижающим действием и не замедляют твердения бетона.

В настоящее время широкое применение в строительстве получила суперпластифицирующая добавка с кодовым названием «разжижитель С-3», выпускаемая в массовом количестве Новомосковским заводом «Оргсинтез» в виде раствора 50 %-й концентрации. Другие виды суперпластификаторов («10-30», «20-03», «40-03», НСП и др.) производят в существенно меньших объемах, что ограничивает их использование.

Резко улучшая удобоукладываемость смесей, суперпластификаторы облегчают их транспортирование и укладку. При необходимости сохранить удобоукладываемость сокращают расход воды в смеси, а это позволяет получить материал с высокой прочностью (до 80 МПа). Весьма эффективны суперпластификаторы при перекачивании смесей насосами.

Рассмотренные добавки поверхностно-активных веществ можно использовать в качестве стабилизирующих и водоудерживающих.

При приготовлении строительных растворов помимо названных органических веществ применяют неорганические пластификаторы, которые состоят из весьма тонких частиц, которые обволакиваются водой и прочно удерживают ее на своей поверхности. Эти слои воды играют роль смазки, облегчающей скольжение, что и обуславливает пластифицирующее действие данных добавок.

Применение неорганических пластификаторов наиболее эффективно в цементных растворах малой и средней прочности, когда марки раствора по прочности существенно ниже, чем марки цемента. В этом случае, чтобы получить раствор заданной прочности, требуется очень немного вяжущего. Однако растворная смесь должна быть пластична и обладать хорошей водоудерживающей способностью, т. е. не расслаиваться, что, наоборот, требует большого содержания в смеси вяжущего. Чтобы разрешить это противоречие, применяют смесь вяжущего с неорганическим пластификатором. При этом неорганический пластификатор придает пластичность растворной смеси, а вяжущее — прочность раствору.

В качестве неорганических пластификаторов применяют: воздушную известь и глину, которые отличаются весьма высокой дисперсностью частиц; другие тонкие минеральные порошки (золы ТЭС, пыль электрофильтров, молотые шлаки, известняки и др.).

Возможность использования глины в качестве пластифицирующей добавки в растворах обоснована в 1930-х г. Н. А.Поповым. Казалось бы, что по аналогии с бетоном, присутствие глины в растворе должно снижать его прочность, водо - и морозостойкость. Однако в цементно-глиняных растворах частицы глины равномерно распределены по всему объему, а не находятся в виде комьев и пленок, обволакивающих песок. Роль глины в данном случае такая же, что и у извести или любой другой добавки этого вида.

В отличие от органических пластификаторов, применяемых в очень малых дозировках, количество неорганических пластифицирующих добавок в растворах составляет 20... 200% от массы вяжущего и тем больше, чем ниже марка раствора по прочности. При этом появляется возможность получения высококачественных (удобоукладываемых, нерасслаивающихся) растворных смесей при весьма небольшом расходе вяжущего.

Для приготовления низкомарочных растворов промышленностью выпускается специальный кладочный цемент, в состав которого входит 20... 30 % цементного клинкера, а остальное — пластифицирующие неорганические добавки или активные минеральные добавки (трепел, диатомит, пемза и так далее).

Таким образом, для высокопрочных растворов (марки 100 и выше) более рационально применять органические поверхностно-активные пластифицирующие добавки, а для низкомарочных — неорганические пластификаторы. В некоторых случаях для достижения комплексного эффекта органические и неорганические пластификаторы используют совместно.