Большое внимание следует уделять нормализации технологического процес­са изготовления изделий, повышению однородности бетона, контролю его ка­чества в соответствии с ГОСТ 18105—86, 25006—86, изменениями

№ 1 к ГОСТ 13015—85 по снижению

Отпускной прочности бетона в холодное время года. Все это позволит умень - шять расход цемента на 10... 15 % без существенных капиталовложений.

Развитие технологии свидетельствует

О том, что бетон становится многоком­понентным композиционным материа­лом, состоящим из традиционных сос­тавляющих, микронаполнителей, ПАВ и других добавок. Кроме этого наблю­дается явная тенденция к увеличению дисперсности составляющих бетона.

В связи с этим возникают проблемы качественного приготовления и уплотне­ния бетонных смесей. Очевидно, что интенсивное перемешивание бетонных смесей н активация цемента являют­ся важным элементом получения много­компонентных бетонов нужного качест­ва.

Снижение энергоемкости цемента и увеличение его ресурсов в стране осу­ществляются теми же методами, кото­рые применяются в технологии бетона для экономии цемента. Таким образом, строители получают уже разбавленные минеральными добавками цементы, со­держащие ПАВ, что естественно снижа­ет или исключает использование тех же технологических приемов на заводах ЖБИ и стройках.

Применение на некоторых цементных заводах ЛСТ в качестве интенсифика - тора помола снизило прочность пропа­ренного бетона, а также чффек’' от С-3 на заводах ЖБИ.

Необходимо также установить мини­мальное содержание клинкерной части в смешанных тонкомолотых цементах и их расходы в бетонах, обеспечивающие сохранность арматуры и долговечность бетонных и железобетонных конструк­ции.

Для повышения производительности пруда, улучшения качества и долговеч­ности сооружений и конструкций раз­личной номенклатуры и назначения до­бавки в бетон являются самым уни­версальным, технологичным, доступ­ным и эффективным средством.

Они способны придавать бетонной смеси и бетону новые свойства. С по­мощью гидрофобизаторов, например кремнийорганических соединений, мож­но получить бетон с водоотталкиваю­щими свойствами. Применяя противо - морозные добавки, снижающие темпера­туру замерзания (воды, удается обеспе­чить твердение бетона при низкой тем­пературе до —25...—30°С. Вводя бак­терицидные добавки, можно исключить биоповреждення бетона.

Введение добавок может улучшить свойства бетона и, наоборот, ослабить те из них, которые для данного соо­ружения илн конструкции нежелатель­ны. Так, благодаря значительному пла­стифицирующему действию таких сое­динений, как лигносульфонаты, супер­пластификаторы на нафталинформаль - дегидной или меламинформальдегидной основе, удается повысить подвижность бетонной смеси при ее почти неизмен­ном составе, снизить В/Ц при неизмен­ной подвижности смеси и за счет это­го повысить прочность и непроницае­мость бетона, сократить расход цемен­та для равнопрочных бетонов на 20... ...25%.

Применение химических добавок мо­жет принципиально изменить техноло­гию ведения работ. Так, литьевая тех­нология бетонной смеси стала возмож­ной только благодаря появлению су - перпластнфикаторов — синтетических органических водорастворимых веществ, почти не обладающих нежелательным побочным действием. Их удается вво­дить в больших, чем считалось допу­стимым ранее, дозировках и получать практически любую подвижность сме­си.

Использование сильных ускорителей схватывания и твердения позволяет снизить или исключить отскок запол­нителя в торкрет-бетоне и наносить смесь на вертикальные и труднодоступ­ные поверхности без опалубкн. Благо­даря замедлителям схватывания можно длительно хранить м перевозить бетон­ные смеси на большие расстояния, что очень важно для гидротехнического строительства, при возведении массив­ных бетонных сооружений, а также для дорожного и сельского.

Введение в бетонную смесь соедине­ний воздухововлекающего или газооб­разующего действия в количестве 0,005...0,| % массы цемента в 2...3 раза повышает морозостойкость бетона пу­тем создания в нем оптимальной систе­мы условно-замкнутых воздушных пор, играющих роль демпферов. Чаще всего такие добавки представляют собой ще­лочные соли абиетиновой кислоты и не­которые другие поверхностно-активные вещества (ПАВ) гндрофобизирующего действия. Наиболее эффективными ти­пами соединений для получения бето­нов повышенной морозо - н коррозие - стойкости. в том числе в условиях воз­действия растворов солей высокой кон­центрации, являются кремнийорганиче - ские соединения гндрофобизирующего, гидрофобно-пластнфицирующего и гид - рофобно-спруктурирующего (особенно газообразующего) действия.

Добавки — ингибиторы коррозии ста­ли, из которых наиболее популярны нитриты натрия и кальция, тормозят коррозию арматуры, в том числе в трещинах бетона и в средах с агрес­сивными хлорид-ионами. Важно, что эти добавки сохраняют эффективность в течение многих лет, что было уста­новлено в ходе специального исследо­вания.

Успешному внедрению добавок в строительную индустрию в немалой степени способствовали возможность снижения температуры тепловлажно­стной обработки бетона, сокращение продолжительности изотермического на­грева изделий и других энергетических операций. Использование пластифика-

Торов, особенно сунсрплястнфикаторов, позволяет в некоторых технологиях ИС­КЛЮЧИТЬ высокочастотную вибрацию нли заменить ее непродолжительным низкочастотьым воздействием для улучшения распределения смеси в фор­ме. Это обеспечивает снижение энерго­затрат и трудоемкости, а также повы­шение качества конструкций. При этом улучшаются условия труда при уклад­ке и уплотнении бетонной смеси. В ре­зультате одновременного введения до­бавок — ускорителей твердения и многокомпонентных повысилась и про­изводительность предприятий стройин - дустрии.

Таким образом, можно утверждать, что к 2000 г. практически во всех вы­сокоразвитых странах около 100 % всего производимого бетона будет со­держать добавки. Поэтому необходи­мо своевременно проанализировать с учетом наметившихся тенденций, в ка­ких направлениях будут развиваться производство добавок и технология их применения. Представляется, что долж­ны резко возрасти производство и при­менение суперпластификаторов, полу­чаемых синтетическим путем. Вместе с тем расширяется использование в ка­честве добавок различных отходов и побочных продуктов промышленности, что очень перспективно, так как помо­жет решить не только технико-эконо­мические, но и экологические пробле­мы.

Кроме того, крупнотоннажные отхо­ды производств, довольно стабильные по составу, свойствам, придаваемым ими бетонной смеси и бетону, могут иногда конкурировать с веществами, синтези­руемыми в качестве добавок, особенно при специальной обработке. К таким отходам относится, например, щелоч - ный сток производства капролактама (ЩСПК), в котором действующее на­чало •— адипинат натрия — обеспечи­вает хорошие пластифицирующие и воздухововлекающие эффекты. Кроме того, ЩСПК обладает сравнительно низ­кой эвтектической температурой.

Самые многотоннажные и доступные из пластифицирующих добавок лигно - сульфонаты (ЛС) щелочных либо ще­лочноземельных металлов представля­ют собой отходы лесохимии. В послед­ние годы освоены различные способы обработки ЛС для улучшения их каче­ства или придания им специальных свойств. Так, с помощью методов мо­дифицирования, направленных иа по­давление воздухововлекающего дейст­вия ЛС. разработаны пластификаторы типа НИЛ-21, МТС-1. Разработан спо­соб замещения части кислотных групп в составе ЛС основными (тип

ЛСТМ-2). Пластификатор этого типа иг пользуется как добавка 1 цементу для повышения его активности, а так­же к бетонной смеси. Усиление эффек­та пластификации бетонных смесей и повышения прочности бетона достигну­то при сочетании ЛС с ускорителями (ЛТМ, ХДСК-1). Имеется опыт эффек­тивного использования в производстве изделий крупнопанельного домострое­ния добавки МС-Нов-1 на основе ЛС и кубовых остатков фурфурола.

К числу крупнотоннажных побочных продуктов относится хлорид кальция, получаемый при производстве соды по аммиачному опособу. Существующий запрет на сбросы хлорида кальция в водоемы в известной мере лимитирует производство основного продукта, хотя сода все еще остается остродефицитной. Вместе с тем хлорид кальция или его сочетание с некоторыми другими ве­ществами, в первую очередь с ингиби­тором коррозии арматуры в бетоне, успешно используют в качестве добав­ки — ускорителя схватывания цемента и твердения бетона и в качестве проти- воморозной.

К сожалению, во. многих случаях в отходах невысока концентрация основ­ного компонента, так как большинство из них представляют собой разбавлен­ные водные растворы. В связи с этим возникают проблемы, связанные с тран­спортированием подобных добавок, осо­бенно на большие расстояния, и с ис­ключением отрицательного влияния примесей. Иногда можно непосредст­венно использовать побочные продук­ты без переработки. Однако такие до­бавки обладают нежелательным побоч­ным действием при не очень сильном основном эффекте. Это обусловлено тем. что отходы чаще всего недостаточ­но стабильны по составу н содержат примеси, которые не всегда действуют положительно. Влияние примесей мож­но ограничить, либо повышая концент­рацию раствора выпариванием, либо превращая жидкий продукт в пастооб­разный или твердый. Однако это тре­бует специального оборудования, до­полнительных технологических переде­лов н значительных энергетических за­трат.

Использование комплексных много­компонентных добавок открыло новую страницу в области производства эф­фективных добавок и позволило улуч­шить качество не только отходов, ио и побочных продуктов как добавок в бе­той. Такой прием стал универсальным средством модификации добавок поч­ти всех классов.

Доказано, что путем введения комп­лексных добавок удается снизить или практически полностью исключить их отрицательное побочное действие не­зависимо от состава и источника по­лучения. Так, многие органические ПАВ замедляют схватывание и тверде­ние цемента и других вяжущих, поэто­му, если этот эффект нежелателен (на­пример, в промышленности сборного железобетона), то такие добавки соче­тают с ускорителями, в частности с сульфатом натрия, хлоридом, нитратом или иитрит-нитратом кальция и неко­торыми другими.

При этом сохраняется пластифициру­ющее действие ПАВ, а в некоторых случаях удается его усилить. Если те или другие соли используют в качестве противоморозных добавок и вводят в повышенных дозах, то необходимо за­медлить процессы схватывания цемен­та и роль ПАВ как дополнительного компонента в комплексной добавке из нежелательной превращается в положи­тельную.

Важным направлением является раз­работка таких сочетаний добавок, в ко­торых удалось бы усилить положитель­ный эффект применением основного компонента либо взаимодействием обе­их составляющих. Так, удается усилить ускоряющее действие хлорида кальция в сочетании с иитрит-нитратом кальция при одновременном торможении пос­ледней коррозии арматуры, некоторые сочетания ПАВ или ПАВ с пленкооб­разующими добавками резко удлиняют сроки схватывания минеральных вяжу­щих и т. д.

В настоящее время разрабатываются теоретические основы подбора таких добавок, введение которых обеспечивает эффект неаддитивного усиления задан­ных параметров бетонной (растворной) смеси и бетона, например, удается уси­лить пластифицирующее действие ПАВ, вводя в нее другой компонент, облада­ющий слабым пластифицирующим дей­ствием, и т. п.

В некоторых случаях комплексы из разных соединений разрабатывают для придания бетону одновременно не­скольких ценных свойств. Так, сочета­ния ускорителей твердения бетона с не­которыми гидрофобизнрующнми до­бавками на основе кремнийорганических веществ повышают прочность бетона и его сульфато - и морозостойкость.

Нередко экономический эффект обес­печивается не только усилением основ­ного положительного действия подоб­ных комплексных добавок, но и сниже­нием дозировки ее более дефицитного и дорогого компонента прн сохранении на том же уровне заданных показателей бетонной смеси и бетона.

Отдельное направление занимает вы­бор эффективных ускорителей схваты­вания и твердения бетона, безопасных в отношении коррозии стали. ‘Помимо известных и оправдавших себя на прак­тике нитратов щелочных и щелочно­земельных металлов, нит. рит-нитрата кальция и отчасти сульфата натрия все чаше попользуют формиаты, ацетаты и другие соли органических кислот. Кро­ме прямого назначения эти добавки, по­вышающие щелочность среды, вводят и для модификации ЛС.

Следует подчеркнуть, что в состав комплексных добавок можно вво­дить также активные и малоактивные минеральные компоненты: золы уноса, микрокремнезем и некоторые другие, позволяющие повысить, например, связ­ность бетонных смесей. Это в еще большей степени повышает целесооб­разность использования добавок для частичной утилизации многотоннажиых неорганических твердых отходов про­изводства.

Однако внедрение н суперпластифи­каторов. и некоторых комплексных до­бавок только тогда будет иметь макси­мальный результат, когда они одновре­менно изменят технологию приготовле­ния бетонной смеси, включая их сос­тав, оснастку, режимы твердения бето­на.

Наряду с разработкой комплексных добавок, получаемых смешением исход­ных компонентов, исключающих взаи­модействие друг с другом, перспектив­на разработка соединений многоцелево­го назначения. Их получают химичес­ким модифицированием путем введе­ния в состав макромолекул фрагментов иной природы, что позволяет направ­ленно регулировать свойства бетонной

Смеси и бетона. В настоящее время в СССР (разработаны и исследованы но­вые перспективные соединения поли - функционального действия марок СМФ, СМС и другие, применение которых по­зволяет повысить прочность бетонов из высокоподвижных бетонных смесей, в

1.5.. .2 раза снизить количество супер­пластификатора, улучшить долговре­менные характеристики бетона.

Дальнейшее развитие должны полу­чить: направленное регулирование

Свойств бетонной смеси и бетона пу­тем введения в их состав комплексных модификаторов полифункционального действия в виде совмещенного водора­створимого или водоразбавляемого продукта, в том числе в порошкообраз­ной отпускной форме на основе орга­нических соединений и электролитов различной природы и механизма дейст­вия; разработка регуляторов процессов схватывания и твердения бетонов, в том числе ускорителей, не вызывающих коррозии арматуры.

Создание эффективных добавок раз­личного назначения, широкое их внед­рение в производство сборного и моно­литного бетона и железобетона позво­лят интенсифицировать технологические процессы, повысить качество изготовли - емых конструкций, экономить энерго-, тепло - и трудозатраты, улучшить усло­вия труда.

УДК 691.327:669.9.019.3

Ф. М. ИВАНОВ, Д-р техн. наук, В. Ф. СТЕПАНОВА, канд. техн. наук (НИИЖБ); Е. П. ХОЛОШИН, канд. техн. наук (ДальНИИС)