Виды и назначение комплексных добавок

Опыт применения добавок в бетон показывает, что во многих практически важных случаях наиболее перспективными являются комплексные добавки. Основные преимущества многокомпонентных добавок в общем случае выражаются в том, что монодобавки часто наряду с положительным оказывают и отрицательное влияние на свойства бетонов и растворов, что снижает их эффективность. Например, применение средне - и слабопластифицирующих добавок позволяет значительно повысить подвижность бетонных и растворных смесей, однако, в то же время, они могут вызвать недопустимое снижение прочности бетона или раствора. С помощью различных монодобавок можно существенно понизить температуру замерзания воды в бетонных смесях, но отдельные из них ускоряют схватывание цементного теста и вызывают коррозию стали. Поэтому для повышения эффективности применения однокомпонентных добавок различного назначения требуется введение в состав бетона таких комплексов, которые могли бы локализовать отрицательное действие монодобавок или усилить желаемый эффект, а при необходимости придать бетону или раствору новые свойства.

Преимущества комплексных добавок перед однокомпонентными достаточно велики ещё и потому, что в ближайшее время они должны почти полностью вытеснить монодобавки из Сферы строительного производства.

Комплексные добавки в зависимости от технологического эффекта и влияния на важнейшие свойства затвердевшего бетона и раствора условно разделены на пять групп:

I - смеси ПАВ;

II - смеси ПАВ и электролитов;

III - смеси электролитов;

IV - комплексные добавки на основе суперпластификаторов;

V - многокомпонентные добавки полифункционального действия.

 Комплексные добавки I группы сочетают вещества гидрофильной и гидрофобной природы. Как было отмечено ранее, ПАВ показывают разную степень эффективности при использовании различных по минералогическому составу цементов. Например, добавки ЛСТ, УПБ более эффективны в бетонах на средне - и высокоалюминатном цементе, а добавки гидрофобного действия (ГКЖ-10, ГКЖ-11, СНВ, КТП и другие) - при использовании цементов с повышеным содержанием силикатной фазы.

 Комплексные гидрофильно-гидрофобные пластифицирующие добавки становятся более универсальными по отношению к цементам разного минералогического состава и его расхода в бетоне. Одновременно с высоким пластифицирующим действием комплексные добавки I группы изменяют в нужном направлении структуру и свойства бетона. Первоначальная подвижность смесей с комплексными добавками сохраняется в течение 2...3 ч, что имеет важное значение при транспортировании смесей на большие расстояния и при бетонировании в условиях сухого жаркого климата; повышается коррозионная стойкость бетона, увеличивается его морозостойкость на 2...3 марки и водонепроницаемость на 1...2 марки. Однако следует отметить, что добавки I группы замедляют процессы схватывания и твердения бетона, поэтому в технологию бетона необходимо вносить коррективы.

Перспективно применение комплексных добавок II группы, состоящих из пластифицирующих веществ и добавок-электролитов, ускоряющих схватывание и твердение бетона.

 Это позволяет одновременно экономить цемент и увеличить оборачиваемость форм и всего технологического оборудования независимо от технологии производства. Например, при использовании комплексной добавки ЛСТ + СН или ЛСТ + ННХК появляется возможность применения форсированных режимов тепло влажностной обработки. Кроме того, при сохранении подвижности бетонной смеси достигается сокращение на 10...15 % расхода воды, что обеспечивает повышение прочности бетона на 10... 25 %, а также увеличивает морозостойкость и водонепроницаемость бетона на 1...1,5 марки. При условии получения равнопрочных бетонов возможно сократить расход цемента на 8...15 %.

Комплексные трехкомпонентные добавки позволяют решать более сложные технологические задачи. В частности, при использовании средне - и слабо пластифицирующих добавок в сочетании с воздухововлекающими (или газообразующими), которые замедляют процессы схватывания и твердения, а также несколько снижают прочность бетона, вводится дополнительный компонент — добавка-электролит — ускоритель твердения, нейтрализующая негативное влияние первых двух добавок.

В комплексных добавках III группы сочетание электролитов позволяет исключить негативное влияние некоторых монодобавок и добиться максимального эффекта.

 В случаях, когда требуется получить сверхбыстрое схватывание смеси без заметного снижения последующих свойств бетона, используют смесь добавок алюмината натрия и поташа. Особый эффект при этом проявляется в неаддитивном влиянии комплексной добавки на самую раннюю стадию структурообразования бетонной смеси. Это позволяет сократить сроки схватывания до 10...20 с независимо от минералогического состава цемента, а при подогреве воды до +40 °С обеспечить практически мгновенное схватывание бетонной смеси, что имеет весьма важное значение для набрызг-бетона (торкретбетона).

Такой эффект объясняется тем, что в результате обменных реакций АН и поташа с гидроксидом кальция образуется едкий натр и едкое кали, которые остаются в поровой жидкости и обеспечивают сохранение жидкой фазы в бетоне и, таким образом, гидратационные процессы смогут протекать как в сухую жаркую погоду, так и при отрицательной температуре. При этом также отмечается и малая чувствительность твердеющего бетона к внешним гигрометрическим условиям, что объясняется повышенной дисперсностью новообразований и непроницаемостью цементного камня. Эти эффекты используются при проведении бетонных работ в летнее время в районах с сухим и жарким климатом и при укладке «холодного» бетона.

Комплексные добавки III группы в основном применяются для бетонирования на полигонах и строительных площадках в холодное время года при отрицательных температурах.

Наиболее эффективны и целесообразны в технологии бетона комплексные добавки IV группы — модификаторы на основе суперпластификаторов.

 Экономическая эффективность применения добавок во многом определяется их стоимостью и величиной оптимальной дозировки. Например, суперпластификаторы отечественных и зарубежных производителей, стоимость которых колеблется в пределах 25000...35000 руб./т (в ценах 2005 года), будут эффективны только в особых случаях. Исследованиями установлено, что эффективность супер пластификатора С-3 может быть повышена за счет замены части его на дешевый лигносульфонат. В частности, для монолитного бетона возможна замена от 30 до 70 % супер пластификатора на ЛСТ без снижения показателей качества бетона, Эффект от пластифицирующего действия можно усилить, добавив к вышеуказанным добавкам кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 или ГКЖ-11, способные к воздухововлечению. В результате, можно добиться высоких показателей качества бетона при оптимальных затратах.

Комплексы, включающие супер пластификатор и ускоритель твердения, позволяют сократить длительность тепловой обработки бетона на 20...40 %, а в некоторых случаях и отказаться от нее. В состав комплексов, предназначенных для железобетонных конструкций высокой морозостойкости и водонепроницаемости, включают воздухововлекаюшие и гидрофобизирующие компоненты. Для высокоподвижных и литых бетонных смесей целесообразно к супер пластификатору добавлять водоудерживающие, стабилизирующие компоненты, а также замедлители схватывания. При производстве предварительно-напряженных железобетонных изделий в комплексы с суперпластификаторами следует включать эффективные ингибиторы коррозии стали и добавки гидрофобизирующего действия.

Комплексные добавки многоцелевого назначения обладают полифункциональным действием, т. е. способностью влиять сразу на несколько характеристик бетона, часто не связанных друг с другом, а в некоторых случаях и придавать бетону новые свойства.

Одним из наиболее эффективных способов придания повышенной стойкости бетону железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в хлоридных средах, и одновременно улучшающих защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре, является применение комплексных полифункциональных модификаторов ингибирующего действия (ПФМИ), разработанных в НИИЖБе.

Данные свидетельствуют о сохранении высокой прочности бетона с полифункциональными модификаторами после 80 циклов испытаний, что объясняется высокой плотностью бетона и его стабильной структурой. Следовательно, применение комплексных добавок, улучшающих технологические свойства бетонной смеси при её уплотнении, а также снижающих проницаемость бетона и повышающих защитные свойства бетона по отношению к арматуре, является наиболее эффективным способом повышения долговечности бетона,

 В последние годы в нашей стране разработаны и успешно применяются новые высокоэффективные комплексные добавки на основе суперпластификаторов. перечень и характеристики которых приведены ниже.

Реламикс. Комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и ускорителей набора прочности. Добавка в виде водорастворимого порошка светло-коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %. Позволяет полностью отказаться от тепловой обработки бетона. Рекомендуемая дозировка: 0,6...1 % массы цемента.

Линамикс. Комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и замедлителей схватывания на основе лигносульфонатов. Добавка в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %, Повышает живучесть смеси до 2,5 ч. Рекомендуемая дозировка: 0,3...0,4 % массы цемента.

Дефомикс. Комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и пеногасителей (воздухоподавляющего компонента). Добавка в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %. Обеспечивает снижение воздухововлечения в бетонную смесь до 0,8...1 %, Дозировка: 0,4...0,8 % массы цемента.

С-ЗМ-15. Комплексный продукт на основе натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот и противоморозного компонента на основе формиата натрия. Добавка в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %. Добавка не содержит едких веществ, содержание хлорид-ионов не более 0,1 %. Обеспечивает нормативный набор прочности при температуре до минус 15 °С. Дозировка: 1, 1,5 и 2,5 % соответствует температуре окружающего воздуха: -5 °С, -10 °С и -15 °С.

ПФМ-НЛК. Комплексная добавка на основе пластифицирующих, воздухововлекающих и гидрофобизирующих компонентов. Добавка в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %. Позволяет получать литые смеси и отказаться от дополнительных энергозатрат на уплотнение. Дозировка: 0,3...0,7 % массы цемента.

Гексалит. Комплексная добавка на основе компонентов пластифицирующего действия и ускорителей схватывания. Обеспечивает набор прочности бетона в суточном возрасте - 80 % от проектной. Добавка в виде порошка вводится в смесь сухих компонентов смеси. Дозировка: 7,5 % массы цемента.

БИОТЕХ-НМ. Многофункциональная добавка на основе пластификаторов, ускорителей твердения и других компонентов, повышающих морозостойкость и водонепроницаемость бетонов и строительных растворов. Применяется с без добавочным портландцементом. Добавка в виде порошка вводится в смесь сухих компонентов смеси. Рекомендуемая дозировка: 1,5...2,5 % массы цемента.

Реомикс 405. Смесь пластификатора на основе лигносульфонатов и ускорителей на базе хлоридов; может использоваться как противоморозная добавка, обеспечивая твердение бетона при температуре до минус 10 °С. Темно-коричневая жидкость плотностью 1,34 кг/л; содержание хлоридов — 0,75 % массы цемента. Не рекомендуется использовать с высокоглиноземистыми цементами. Дозировка: 1,7 л на 100 кг цемента при температуре окружающего воздуха выше —4 °С и 3,4 л при температуре от —4 °С до —7 °С.

Универсал-П-2. Комплексная добавка на основе сильно пластифицирующих компонентов, ускорителей твердения, воздухововлекающего агента и ингибитора коррозии стали. Продукт в виде порошка коричневого цвета. Совместим с пенообразователями Пеностром, ПБ-2000. Позволяет отказаться от тепловой обработки бетона. Способствует повышению морозостойкости и водонепроницаемости бетона на 1...2 марки. Рекомендуемая дозировка: 0,5...0,6 % массы цемента.

Монолит-2. Пластификатор спиртовой модифицированный на натриевой основе, обладающий противоморозным эффектом. Добавка не содержит ионов хлора, не вызывает коррозии арматуры. Продукт в виде порошка или концентрированного раствора. Рекомендуемая дозировка как пластификатора: 0,6...0,8 % массы цемента; как противоморозной добавки: 1,5 % при температуре до -5- °С; 2...3,5 % при температуре от -6°С до-15 °С.

Лигнопан Б2. Комплекс на основе пластифицирующих компонентов и ускорителей твердения для бетонов и растворов. Продукт на основе лигносульфонатов и неорганических солей; не содержит хлоридов, виде порошка или раствора 30 % концентрации. Дозировка: 0,6…1,5 % массы цемента.

Комплексные добавки V группы представляют собой сложные многокомпонентные комплексы, предназначенные для приданию бетону специальных свойств. К этой группе относятся битумная эмульсия БЭ и эмульсосуспензии, которые готовятся на основе битума, ЛСТ и воды (для эмульсосуспензии добавляется еще каолиновая суспензия). Эти добавки, являясь уплотнителями и гидрофобно-пластифицирующими компонентами, используются для повышения непроницаемости и долговечности железобетонных конструкций.

Для получения безусадочных и расширяющихся бетонов целесообразно использовать комплекс, включающий алюминиевую пудру, лигносульфонат и сульфат натрия: ПАК + + ЛСТ + СН. Компоненты комплексного продукта, вступая в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, способны образовывать гидросульфоалюминаты кальция и оказывать расширяющее действие на твердеющую систему бетона.