Мар 102011
 

В статье рассматриваются химические добавки в бетонные смеси, которые тем или иным способом влияют на реологические свойства бетонной смеси: на марку подвижности смеси, на время сохраняемости подвижности смеси, на динамику набора прочности бетоном, на твердение бетона при низких температурах.

Пластифицирующие добавки

Пластифицирующие добавки известны давно и применяются в производстве бетона довольно широко.

Первым пластификатором, применение которого началось в промышленных масштабах, был ЛСТ – технические лигносульфонаты, отходы целлюлозно-бумажной промышленности. Согласно классификации ГОСТ 24211-2003, ЛСТ относится к пластификаторам третьей группы и позволяет получать бетонные смеси с подвижностью до марки П3 (ОК = 10–15 см), в редких случаях до П4 (ОК = 16–17 см).

Побочным эффектом применения пластификатора ЛСТ является увеличение времени сохраняемости подвижности бетонной смеси. Таким образом, этот пластификатор можно считать добавкой, обладающей комплексным воздействием на бетонную смесь: добавка при дозировке 0,3–0,4 % от массы цемента (в пересчете на сухое вещество) пластифицирует бетонную смесь до марки П3 и увеличивает время сохраняемости подвижности смеси до 1,0–1,5 часов.

Указанное свойство добавки ЛСТ играет очень важную роль при выполнении бетонных работ из монолитного бетона: обеспечивается надежное сцепление друг с другом отдельных слоев бетона, уложенных в опалубку с интервалом времени не более 1,5 часов.

Длительная сохраняемость подвижности также обеспечивает возможность транспортировки бетонной смеси на значительные расстояния от бетонного завода.

При всех достоинствах пластификатор ЛСТ обладает одним значительным недостатком: прочность бетона с добавкой существенно снижается во все сроки твердения бетонной смеси. В таблице[Michael K1] представлены результаты испытания пластификатора ЛСТ двух заводов-производителей. Испытания проведены в строительной лаборатории нашего предприятия в мае 2006 г. По табличным данным видно, что особенно велико снижение прочности образцов бетона в первые сутки твердения, так что о ранней распалубке изделия не может быть и речи. В марочном возрасте 28 суток прочность бетона с добавкой ЛСТ также существенно ниже прочности образцов без добавки.

Передозировка пластификатора ЛСТ опасна: существует риск получить бетонную смесь, которая потеряет способность к схватыванию на срок до 3-х суток. Вместе с тем, увеличивается содержание в бетоне органической фазы, что делает бетон склонным к биологической коррозии.

Стремление избавиться от недостатка пластификатора ЛСТ привело к созданию специального химического вещества – полинафталинметиленсульфоната натрия, получившего название «суперпластификатора С-3». В 80-х годах прошлого века на территории бывшего СССР были организованы полтора десятка специализированных производств органического синтеза для выпуска высокоэффективных химических добавок в бетон на основе суперпластификатора С-3. Одним из таких предприятий является наш завод в г. Кингисепп, переживающий сегодня «второе рождение».

Суперпластификатор С-3 – это базовый продукт нашего предприятия. В 2005 г. он получил новое название – суперпластификатор «Полипласт СП-1». Согласно классификации ГОСТ 24211-2003, суперпластификатор СП-1 относится к пластификаторам первой группы и позволяет получать бетонные смеси с подвижностью до марки П5 (ОК > 21 см). При этом снижения прочности бетона в марочном возрасте 28 суток не наблюдается.

Суперпластификатор СП-1 обладает водоредуцирующим эффектом: благодаря этому возможно получение бетона, прочность которого в марочном возрасте превышает марку применяемого цемента. Эффект водоредуцирования дает также возможность получать бетон заданной марочной прочности при пониженных дозировках цемента и тем самым экономить цемент.

Суперпластификатор СП-1 имеет недостаток: прочность пластифицированного бетона в первые сутки твердения на 5–10 % ниже прочности бетона без добавки. Как правило, такое отставание пластифицированного бетона прекращается уже на вторые – третьи сутки твердения. Это характерно для большинства видов добавок на полинафталинметиленсульфонатной основе как отечественного, так и зарубежного производства.

 

 

Комплексные добавки

 

Для устранения недостатков, присущих простым пластификаторам, были целенаправленно разработаны комплексные смесевые добавки, представляющие собой смесь суперпластификатора СП-1 с другими химическими веществами, некоторые из которых являются отходами производства, а некоторые сами по себе являются продуктами химического синтеза.

Пластификатор Линамикс П-120 представляет собой смесь суперпластификатора СП-1 и технических лигносульфонатов ЛСТ. Согласно классификации ГОСТ 24211-2003, комплексная добавка «линамикс» относится к пластификаторам второй группы и позволяет получать бетонные смеси с подвижностью до марки П4 (ОК = 16–20 см). При дозировке добавки 0,3–0,5 % от массы цемента (в пересчете на сухое вещество) «линамикс» обеспечивает сохраняемость подвижности бетонной смеси до 2-х часов. Эта характеристика добавки, выраженная в минутах, отражена в ее названии.

Пластификатор «Линамикс» рекомендуется применять в производстве конструкций из монолитного бетона: при укладке в опалубку порций бетонной смеси замедленное схватывание смеси обеспечивает надежное монолитное сцепление друг с другом отдельных слоев бетона. Добавка будет полезна и в условиях продолжительной транспортировки бетонной смеси к месту ее укладки. Действие добавки хорошо проявляется и в условиях жаркого климата: одним из крупных потребителей пластификатора «линамикс» является компания Yokaplast из Азербайджана.

Замедленное схватывание бетонной смеси приводит к режиму «мягкого» тепловыделения в твердеющем бетоне: теплота, выделяющаяся при гидратации цемента, успевает рассеиваться в окружающее пространство. Таким образом, добавка «Линамикс» может быть рекомендована для возведения массивных бетонных конструкций, которые обычно страдают от температурного перегрева.

По табличным данным [Michael K2] видно, что пластификатор «Линамикс» объединил в себе положительные качества своих составляющих: длительная сохраняемость подвижности бетонной смеси, присущая лигносульфонатам ЛСТ, сочетается с хорошей динамикой набора прочности твердеющим бетоном, характерной для суперпластификатора СП-1.

 

Суперпластификатор Полипласт СП-1ВП представляет собой смесь суперпластификатора СП-1 и воздухоподавляющего компонента. Обладая всеми свойствами суперпластификатора СП-1, добавка СП-1ВП отличается пониженным воздухововлечением в бетонную смесь. Благодаря этому изделия из бетона, приготовленного с добавкой СП-1ВП, приобретают уплотненную внутреннюю структуру цементного камня и улучшенное качество поверхности. Более плотная структура бетона проявляется в небольшом увеличении прочности во все сроки твердения, а внешняя поверхность бетонного изделия становится гладкой, без крупных воздушных пор. Во многих случаях это позволяет отказаться от дополнительной декоративной отделки бетонных изделий, например, изделий малых архитектурных форм: цветочных вазонов, парковых скамеек, столбов уличного освещения, элементов входных групп жилых и общественных зданий.

 

Полифункциональный модификатор ПФМ-НЛК представляет собой смесь суперпластификатора СП-1, лигносульфонатов ЛСТ и кремнийорганической жидкости ГКЖ. Согласно классификации ГОСТ 24211-2003, модификатор ПФМ-НЛК относится к пластификаторам второй группы и позволяет получать бетонные смеси с подвижностью до марки П4 (ОК = 16–20 см). Главным достоинством добавки является повышение показателей долговечности бетона: морозостойкость становится не ниже марки F300, водонепроницаемость повышается до марки W8 и более, увеличиваются коррозионная стойкость и сульфатостойкость готового бетона. Благодаря таким свойствам модификатор ПФМ-НЛК рекомендуется применять в бетонных изделиях, предназначенных для эксплуатации в суровых климатических условиях и в условиях агрессивного воздействия внешней среды.

 

Суперпластификатор Реламикс Т-2 предсталяет собой смесь суперпластификатора СП-1 и ускорителя набора прочности под торговым названием «Релаксол», являющегося отходом металлургического производства. Согласно классификации ГОСТ 24211-2003, добавка «Реламикс» относится к пластификаторам первой группы и позволяет получать бетонные смеси с подвижностью до марки П5 (ОК > 21 см). Отличительной особенностью добавки «Реламикс» является увеличение прочности бетона в ранние сроки твердения – на первые трое суток. Такая добавка незаменима в производстве сборного железобетона, когда требуется обеспечить раннюю распалубочную прочность бетонных изделий для ускорения оборачиваемости формо-оснастки.

 

Суперпластификатор Полипласт СП-3 представляет собой смесь суперпластификатора СП-1, лигносульфонатов ЛСТ и ускорителя набора прочности «Релаксол». По классификации ГОСТ 24211-2003, добавка СП-3 относится к первой группе пластификаторов и позволяет получать бетонные смеси с подвижностью до марки П5 (ОК > 21 см). По пластифицирующей способности добавка СП-3 соответствует суперпластификатору СП-1, а благодаря наличию в составе добавки лигносульфонатов ЛСТ по времени сохраняемости подвижности бетонной смеси добавка СП-3 занимает промежуточное положение между СП-1 и «Линамиксом».

Лабораторные испытания выявили особенность суперпластификатора СП-3, достижение которой не предусматривалось при разработке добавки: благодаря наличию в своем составе «Релаксола» добавка СП-3 обладает слабыми противоморозными свойствами и может быть рекомендована к применению в условиях небольших отрицательных температур от 0 °С до –3 °С.

 

Противоморозные добавки

 

Компания «Полипласт» производит несколько противоморозных добавок на основе своего базового продукта – суперпластификатора СП-1.

Криопласт СП15-1 – суперпластификатор с противоморозным эффектом, представляющий собой смесь суперпластификатора СП-1 и противоморозного комплекса на основе формиата натрия. По классификации ГОСТ 24211-2003, добавка СП15-1 относится к пластификаторам первой группы и позволяет получать бетонные смеси с подвижностью до марки П5 (ОК > 21 см). По своим характеристикам является полным аналогом комплексной добавки С-3М-15.

 

Криопласт СП15-2 – суперпластификатор с противоморозным эффектом, представляющий собой смесь суперпластификатора СП-1 и противоморозного комплекса на основе ускорителя твердения «Релаксол». По классификации ГОСТ 24211-2003, добавка СП15-2 относится к пластификаторам первой группы и позволяет получать бетонные смеси с подвижностью до марки П5 (ОК > 21 см). По своим характеристикам является полным аналогом комплексной добавки С-3Р-2.

 

Криопласт П25-1 – пластификатор с противоморозным эффектом, представляющий собой смесь суперпластификатора СП-1 и противоморозного комплекса на основе органических и неорганических солей натрия и калия. По классификации ГОСТ 24211-2003, добавка П25-1 относится к пластификаторам второй группы и позволяет получать бетонные смеси с подвижностью до марки П4 (ОК = 16–20 см).

Цифры, вынесенные в названия перечисленных добавок, указывают на предельную отрицательную температуру, при которой противоморозная добавка еще работает.

 

Механизм действия перечисленных противоморозных добавок основан на следующем:

— за счет пластифицирующе-водоредуцирующих свойств добавки снижается водоцементное отношение в бетонной смеси, что приводит к уменьшению количества химически не связанной воды затворения;

— противоморозный комплекс, входящий в состав добавки, превращает воду затворения в электролит, тем самым снижая температуру ее замерзания;

— в составе противоморозного комплекса присутствуют ускорители твердения бетонной смеси, что обеспечивает интенсивный набор прочности бетоном в начальный период твердения.

Общеизвестно, что процессы гидратации цемента с понижением температуры бетона замедляются, а при температуре замерзания воды затворения прекращаются совсем. Если к моменту замерзания воды затворения бетону удается набрать хотя бы 30 % марочной прочности, такой бетон при замораживании не претерпевает деструктивных изменений, приводящих к потере прочности и долговечности. После оттаивания такого замороженного бетона процессы гидратации цемента возобновляются, и бетон с течением времени набирает марочную прочность.

Состав противоморозных добавок и их дозировка подобраны таким образом, чтобы при расчетной температуре твердения набор прочности бетоном в марочном возрасте 28 суток составил не менее 30 % от проектной.

Используя противоморозную добавку, необходимо соблюдать рекомендуемую дозировку, связанную с расчетной температурой твердения бетона. В таблице [Michael K3] приведены характеристики прочности бетонных образцов, твердевших при температуре выше и ниже критической (расчетной). Дозировка добавки во всех опытах была выбрана для температуры твердения –10 °С.

Образец, твердевший при температуре, не заходящей за критическую, к возрасту 28 суток набрал более половины марочной прочности. Образец, твердевший при запредельной температуре, показал недостаточный набор прочности в марочном возрасте. Следует предполагать, что такое бетонное изделие будет непрочным и недолговечным.

Эффективность применения противоморозной добавки во многом зависит от величины снижения температуры замерзания жидкой фазы бетона. Однако наличие жидкой фазы при отрицательных температурах обеспечивает крайне медленное твердение бетона: проектная прочность достигается через 2–3 месяца. Таким образом, при ведении бетонных работ в зимних условиях следует помнить, что если не принимать никаких мер по прогреву твердеющего бетона, в марочном возрасте 28 суток не удастся получить высокой прочности бетонного изделия. Следовательно, в указанном возрасте бетонное изделие нельзя нагружать более чем на 30 % проектной нагрузки,

Для того, чтобы получить высокую прочность бетона в марочном возрасте 28 суток, следует применять методы обогрева свежеуложенной бетонной смеси в начальный период твердения. В таблице [Michael K4] представлены результаты испытаний образцов бетона, для которых были обеспечены нормальные условия твердения в ранние сроки. Как видим, с увеличением продолжительности первоначального выдерживания при нормальных условиях твердения существенно увеличивается прочность бетонных образцов в марочном возрасте 28 суток.

Обеспечить нормальные условия твердения или близкие к ним возможно разными способами. Самый простой – термосное выдерживание бетонной смеси, когда стараются сохранить тепло, выделяющееся в толще бетона в процессе гидратации цемента, утепляя бетонную конструкцию. Другими способами «ухаживания» за свежеуложенной бетонной смесью являются:

— электропрогрев – разогрев бетонной смеси за счет протекания через толщу бетона электрического тока;

— греющая опалубка – нагрев опалубки за счет тепла внешнего источника;

— инфракрасный обогрев – использование электрических или газовых инфракрасных нагревателей.

 

 Posted by at 19:29

 Leave a Reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

(required)

(required)

Включите изображения, чтобы увидеть вопрос *

Яндекс.Метрика