З розвитком технології бетону все більшого поширення набувають різного роду добавки, які покращують властивості бетонної суміші і підвищують якість затверділих бетонів і будівельних розчинів. Залежно від функціонального призначення і досягається ефекту розрізняють наступні добавки: що регулюють реологічні властивості бетонних сумішей, що регулюють схоплювання бетонних сумішей і тверднення бетонів, що регулюють пористість бетону, надають бетону спеціальні властивості, що скорочують витрату цементу, добавки поліфункціонального дії.
Добавки для регулювання реологічних властивостей бетонних сумішей широко застосовують при виготовленні бетону та будівельного розчину. Найважливіша властивість цих сумішей - легкоукладальність. ЛЕГКОУКЛАДАЛЬ-ваемие суміші здатні рівномірно заповнювати заданий обсяг бетонируемой конструкції під дією сили тяжіння або спеціально докладають зовнішніх сил - вібрації, штикування, трамбування. При транспортуванні бетонної суміші по бетоноводом, укладанні в опалубку вона може расслоиться. Щоб цього не сталося, необхідно забезпечити задані характеристики пластичності і в'язкості сумішей. Вивченням пластично-в'язких і пружних властивостей бетонних сумішей займається наука - реологія. Ця наука вивчає закономірності перебігу і деформацій речовини, і зокрема бетонних сумішей і розчину. Реологічні властивості бетонних сумішей (пластична в'язкість, структурна міцність, максимальне напруження зсуву) можуть бути змінені шляхом введення добавок.
У групі таких речовин виділяють пластифицирующие, стабілізуючі і водоудерживающие добавки.
Пластифікуючими називають добавки, що збільшують рухливість (або зменшують жорсткість) бетонних сумішей без зниження міцності бетону.
Рухливість бетонних сумішей характеризується осіданням стандартного конуса, яка виражається в сантиметрах (см. § 15). Для визначення пластифицирующего ефекту добавки виготовляють бетонну суміш з осіданням конуса 2. 4 см. При введенні добавки осаду конуса зростає. Залежно від отриманого результату добавку відносять до однієї з наступних чотирьох груп:
I група - суперпластифікатори, що збільшують осадку конуса з
2. 4 до 20 см і більше;
II група - сільнопластіфіцірующіе, підвищують осадку конуса до
III група - среднепластіфіцірующіе, осадка конуса 9. 13 см;
IV група - слабопластіфіцірующіе, осадка конуса менше 8 см.
До гідрофобною-пластифікуючих добавок відносять милонафт (натрієву сіль нафтенових кислот), асидол-милонафт, гідрофобізующіх ющіе кремнийорганические рідини ГКЖ-10 і ГКЖ-11. Ці добавки рекомендується застосовувати в худих бетонах і розчинах, що відрізняються малою витратою цементу. Після укладання і затвердіння бетону такі добавки, адсорбируясь в порах, надають бетону водовідштовхувальні властивості (гідрофобізующіх бетон). В результаті сильно зменшується водопоглинання бетону, одночасно зростають морозостійкість і опірність бетону корозії. Застосування таких добавок - ефективний спосіб підвищення довговічності бетонних і залізобетонних конструкцій.
В останні роки вітчизняна промисловість почала випускати добавки нового типу - суперпластифікатори. У більшості це синтетичні полімерні матеріали. У бетонну суміш вводять 0,2. 1,2% такої добавки, рахуючи від маси цементу. На відміну від традиційних речовин суперпластифікатори мають набагато сильнішим розріджують дією і не уповільнюють тверднення бетону.
На базі похідних смоли меламіну випускають суперпластифікатор 10-03. Суперпластифікатори 30-03 і НСП - похідні наф-талінсульфокіслоти. У ряді добавок використовують вторинні продукти хімічного синтезу: ОП-7, 20-03, СПД. До числа суперпластіфіцірую-щих відносять і модифіковані технічні лігносульфонати (добавка ЛСТМ-2).
Різко збільшуючи рухливість бетонних сумішей, суперпластифікатори полегшують їх транспортування і укладання. Якщо необхідно зберегти рухливість, скорочують витрати води в бетонній суміші, а це дозволяє отримувати бетон з високою міцністю - до 80 МПа. Досить ефективні суперпластифікатори при перекачуванні сумішей бетононасосами.
У процесі приготування будівельних розчинів застосовують крім названих органічних речовин також неорганічні пластифікатори - вапно (див. § 9) і глину. Будівельне повітряне вапно при гасінні в вапняне тісто утворює надзвичайно малі частинки, які обволікаються водою. Водні плівки полегшують взаємне ковзання частинок, граючи роль мастильного матеріалу на їх поверхні. Саме цим і зумовлено пластифицирующее дію повітряної вапна.
Глина при ретельному перемішуванні з водою розпадається на найтонші частинки розміром менше 5 мкм і також утворює пластичне тісто. На відміну від органічних пластифікаторів, використовуваних в надзвичайно малих дозах, добавки вапна або глини вводять в великих кількостях, порівнянних з витратою в'яжучого речовини.
Розглянуті поверхнево-активні добавки можна використовувати також в якості стабілізуючих (перешкоджають розшарування) і водоудерживающих (зменшують водоотде-ня бетонних сумішей і розчину). При транспортуванні і укладанні може виникнути розшарування сумішей. Якщо підбором складу не вдається досягти заданої стабільності і водоутримуючої здатності сумішей, то вводять в їх склад органічні пластифікатори, а при необхідності і тонкозернисті мінеральні добавки: пиловидну золу ТЕС, кам'яне борошно. Для скорочення водовідділенням литих сумішей вводять бентонітову глину, що володіє властивістю утримувати у своїй структурі велику кількість води.
Добавки, що регулюють схоплювання бетонних сумішей і тверднення
бетонів, являють собою наступні речовини: прискорюють або
зменшити швидкість тверднення, що прискорюють тверднення, протиморозні.
У практиці бетонних робіт часто виникає необхідність в
прискорення або уповільнення схоплювання і твердіння бетону. наприклад,
при зведенні споруд з монолітного бетону та залізобетону для
іенсіфікаціі темпів бетонування треба, щоб бетон швидше
абірал розпалубну міцність. Висока швидкість затвердіння бетону
еобходимо і при аварійно-відновлювальних роботах. В той же час
ередко випадки, коли схоплювання бетонної суміші або розчину навмисно уповільнюють, наприклад при перевезенні в автосамосвалах, перекачуванні бетононасосами, укладанні бетону в жарку погоду.
Дія прискорювачів пояснюється тим, що вони підвищують розчинність Са (ОН) 2, що виділяється при гідратації цементу. Це призводить до подальшої гідратації клінкерних мінералів і збільшує, в кінцевому підсумку, кількість новоутворень в цементному камені. В результаті міцність бетону, що містить добавку-прискорювач, в перші 3. 7 діб твердіння значно більше, ніж міцність бетону без добавки. Теоретично схоплювання і твердіння цементних матеріалів можна прискорювати усіма солями лужних, лужноземельних і багатовалентних металів.
На практиці частіше використовують такі прискорювачі твердіння бетону: хлорид кальцію (ХК), сульфат натрію (СН), нітрати кальцію (НК) і натрію (НН), а також багатокомпонентні добавки: нітрит-нітрат кальцію (ННК), нітрит-нітрат-хлорид кальцію (ННХК). Одна і та ж добавка при різній дозуванні може надавати і різну дію, тобто прискорювати або сповільнювати твердіння бетону. Тому концентрацію добавок в бетонної суміші, встановлену в будівельній лабораторії досвідченим шляхом, обов'язково витримують при виготовленні суміші. Кількість добавок становить 1. 3% від маси цементу. Добавка великої кількості ХК викликає корозію арматури. Тому при виготовленні залізобетонних конструкцій кількість хлориду кальцію, що вводиться в бетонну суміш, обмежують 2%.
З сповільнювачів схоплювання найкраще застосовувати добавки, що зменшують одночасно водопотребность і витрата цементу, а також пластифицирующие бетонні суміші і розчин. В цьому відношенні хороші результати дають органічні речовини (ЛСТ) і крем-нійорганіческіе рідини ГКЖ-10 і ГКЖ-11. Крім того, вживають добавку двуводного гіпсу, слабкий розчин сірчаної кислоти. Концентрація добавок коливається від 0,2 до 2% і встановлюється в лабораторії. Противоморозні добавки вводять для того, щоб забезпечити твердіння бетону взимку. При мінусовій температурі вода замерзає і гідратація цементу припиняється. Утворився лід розпушує ще слабку структуру цементного каменю, що викликає велику втрату міцності бетону.
Щоб забезпечити твердіння бетону на морозі, вводять в бетонну суміш речовини, що знижують температуру замерзання води. Вода залишається в рідкому стані навіть при температурі -15. -20 ° С, і процес гідратації цементу триває.
Як протиморозних добавок застосовують такі солі: хлорид натрію в поєднанні з хлоридом кальцію, нітрит натрію, комплексне з'єднання нітрату кальцію з сечовиною.
Добавки, які регулюють пористість бетону, являють собою воздухововлекающие, газообразующие, пенообразуюшіе речовини. Воздухововлекающие добавки - зто поверхнево-активні речовини, які зменшують поверхневий натяг рідини (води). При перемішуванні з такими добавками в бетонну суміш залучається значна кількість дрібних повітряних бульбашок, які як би збільшують обсяг цементного тесту. Бетонна суміш, яка містить воздухововлекающей добавку, має гарну удобоукладиваемой-мостью і легко перекачується бетононасосами.
Серед цих добавок частіше використовують деревну омиленої смолу (добавка СДО) і нейтралізовану воздухововлекающей смолу (СНО), а також талловим пековий клей (КТП).
Газоутворюючі і піно образу ють добавки застосовують для виготовлення пористих бетонів (газобетону і пінобетону). Під дією цих добавок формується високопориста структура з великою кількістю сферичних пор-осередків. Це газообразовате-ли (алюмінієва пудра, пергідроль) або піноутворювачі (сульфонол, гідролізований кров).
Добавки, що надають бетону спеціальні властивості, підрозділяють на наступні різновиди.
Добавки, що зменшують змочування бетону, - зто гидрофобизирующие добавки (милонафт, кремнійорганічні рідини), вже розглянуті вище.
Добавки, що змінюють електропровідність, застосовують при виробництві бетону електротехнічних конструкцій. До кращих належать добавки технічного вуглецю.
Крім перерахованих застосовують і інші спеціальні добавки: підвищують захист від радіації (в конструкціях ядерних енергетичних установок); збільшують жаростійкість бетону; надають бетону бактерицидні властивості; підвищують його стійкість проти корозії. Добавки, що скорочують витрату цементу, - зто мінеральні порошки, які вводять в бетонні суміші і розчин для економії матеріалу. Найчастіше це побічні продукти промисловості: пилоподібна зола теплоелектростанцій, доменні і паливні шлаки в тонкомолоті вигляді.
Добавки поліфункціональної дії (комплексні) дозволяють одночасно керувати декількома властивостями бетонної суміші та затверділого бетону, наприклад підвищувати пластичність суміші і збільшувати міцність бетону. Це добавки складеного типу, що включають в себе есколько компонентів, кожен з яких регулює одна властивість. апример, комплексна добавка ЛСТ + СНВ пластичність бетонну суміш і підвищує морозостійкість бетону, добавка ЛСТ + ХК також тастіфіцірует суміш і прискорює твердіння бетону. Одночасно ця обавка скорочує витрату цементу.
Багато з застосовуваних добавок при невмілому поводженні можуть
показувала шкідливий вплив на працюючих. Особливо це відно
ться до прискорювачів твердіння - хлористим солей. Хлорид кальцію
есьмь небезпечний для шкіри обличчя і рук. Хлорне вапно і її розчини
можуть виділяти хлор. Вони є сильними окислювачами. потрапляючи в
дихальні шляхи, хлор може викликати важке отруєння.
Сильним подразнюють шкіру і слизові оболонки володіють вапняне тісто, вапняне молоко, кремнійорганічні рідини.
Тому до робіт з приготування і застосування хімічних розчинів допускаються тільки ті особи, які пройшли медичний огляд. Робітникам, які не досягли 18-річного віку, працювати з хімічними речовинами забороняється.
Всіх працюючих з хлорованими розчинами необхідно постачати спецодягом та засобами індивідуального захисту - окулярами, респіратором або протигазом, рукавицями. Хлорид кальцію треба застосовувати тільки у вигляді водного розчину (хлорної води), який беруть черпаками на довгих держаках.
Приміщення, в яких готують хімічні розчини, повинні добре вентилюватися і мати достатній обсяг - не менше 40 м на одного працюючого при висоті стелі не менше 3,25 м.
Працювати з хімічними добавками слід тільки під безпосереднім наглядом технічного персоналу. При випадковому попаданні розчинів на відкриті ділянки шкіри, а також в очі працюючих необхідно промити пошкоджені місця великою кількістю чистої води.