Добавки для бетона. Состояние и перспективы

Никифоров А. Добавки для бетона. Состояние и перспективы // Капстроительтво. 2002 . №5. C. 13-14

Применение добавок является одним из эффективных способов регулирования реологических и физико-механических свойств бетона.

Зарубежный опыт показывает, что более 70% всего объема бетона укладывается с применением химических добавок. Несмотря на некоторое удорожание стоимости бетона, применение добавок экономически оправдано из-за улучшения ряда технологических параметров и повышения эксплуатационных свойств.

В общем объеме химических добавок добавки ПАВ нашли самое широкое применение в строительной индустрии.

В основе действия ПАВ на цементные системы лежит адсорбционное модифицирование поверхностей цементных зерен молекулами ПАВ и изменение условий растворения исходного вяжущего, скорости образования гидратов, условий контактных взаимодействий между частицами дисперсной фазы при формировании гидратной структуры.

Исследованию гидратации цементов в присутствии ПАВ разного вида посвящено значительное число работ. При этом начало систематическому изучению и выявлению механизма действия ПАВ на цементные системы было положено работами академика П.А. Ребиндера. Им добавки ПАВ по механизму их действия подразделены на гидрофобизирующие и гидрофилизирующие, а по двум важнейшим физико-химическим признакам - по химическому - на ионогенные и неионогенные, по коллоидно-структурному - на истинно-растворимые и коллоидно-растворимые в виде молекулярных или ионных мицелл. Кроме того, он делил ПАВ на смачиватели, диспергаторы, стабилизаторы и мицеллообразующие вещества. В дальнейшем В.Б. Ратинов, Ф.М.Иванов, В.Г.Батраков показали свои подходы к классификации химических добавок.

Разработанным отечественным нормативным документом ДСТУ Б.В.2.7-65-97 установлена классификация добавок для бетона и строительных растворов на минеральных вяжущих и оценка их влияния на свойства бетона и раствора. В соответствии с этой классификацией добавки для бетонов и растворов в зависимости от назначения (основного эффекта действия) подразделяются на:

- добавки, регулирующие свойства бетонных и растворных смесей;

- добавки, регулирующие твердение бетонов и растворов;

- добавки, повышающие прочность и (или) коррозионную стойкость, морозостойкость бетона и железобетона, снижающие проницаемость бетона;

- добавки, придающие бетонам и растворам специальные свойства.

Применение добавок осуществляется в соответствии с ДБН В.2.7-64-97 "Правила применения химических добавок в бетонах и строительных растворах". К, применениям - регуляторам свойств бетонных смесей, нашедшим применение в практике строительства Украины, можно отнести УПБ, ЛСТ, ПДК, ПФС, "Дофен", С-3 и комплексы на основе УПБ + СН, ЛСТ + СН, "Релаксол", ПФН-БС, Дофен-М и другие.

Следует отметить, что путь повышения эффективности добавок, их универсальности, многофункциональности в цементных системах - это применение комплексных добавок на основе преимущественного действия одной добавки или полифункциональных комплексных модификаторов с равноценным вкладом каждого компонента в суммарное действие его, комплексных добавок, с достижением синергизма отдельных действий на цементные системы.

Применение пластификаторов 1 группы - суперпластификаторов в производственных условиях, при высокой их технологической эффективности, имеет такой недостаток, как стоимость. Поэтому суперпластификаторы не применяются просто для экономии цемента, что достигается применением пластификаторов П-1У группы, а используют, где возможно обеспечить наибольший эффект в денежном выражении, в значительном улучшении свойств изготовления конструкций, в комплексном снижении материальных и трудовых затрат.

Недостатки и неблагоприятные условия применения суперпластификаторов частично исключаются применением полифункциональных модификаторов и электролитов, суперпластификаторов и пластификаторов Ш-1У групп.

Суперпластификаторы и комплексы на их основе можно с успехом применять для снижения содержания воды в бетонной смеси с целью получения высокопрочных бетонов, повышения прочности бетона за счет частичного снижения водопотребности смеси при сохранении ее повышенной подвижности, изготовления тонкостенных густоармированных конструкций повышенной прочности - блоков тоннельной отделки метрополитена, напорных железобетонных труб.

Имеется также практический опыт изготовления бетонных и железобетонных изделий по беспрогревной технологии.

В Украине есть достаточно хорошая база производства отечественных химических добавок - УПБ, ПФС, ПДК "Дофен", СДО, НК, комплексных добавок - "Релаксол", ПФМ-БС, Дофен-М и др.

Добавки применяются с целью:

- улучшения реологических свойств бетонных смесей;

- "консервации" консистенции бетонной смеси во времени;

- снижения расхода цемента;

- интенсификации твердения бетона;

- повышения прочности и морозостойкости бетона;

- снижения водо- и газопроницаемости бетона;

- придания бетону способности твердения на морозе;

- усиления защитного действия бетона по отношению к стальной арматуре;

- повышения коррозийной стойкости бетона.

Следует отметить, что стоимость отечественных добавок значительно ниже аналогичных импортных.

Известно, что более половины объема бетонной смеси, выпускаемой разветвленной сетью бетонных заводов, расходуется для изготовления монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Исходя из этого, важное значение приобретает проблема качественной доставки смесей к потребителю, эффективность способов укладки бетона (использование бетононасосной техники). При этом для обеспечения качественного изготовления монолитных конструкций и достижения удобоперекачиваемости бетонных смесей важны такие характеристики, как расслаиваемость, водоотделение, водоудерживающая способность. Улучшить эти характеристики возможно применением пластификаторов и комплексных добавок УПБ, ПДК, УПБ + ПДК, ЛСТ + ПДК и в целом добиться эффективного и качественного производства бетонных работ с использованием бетононасосной техники.

При возведении гидротехнических, гидромелиоративных сооружений, в дорожном строительстве, при рассредоточенном и отдаленном строительстве сельских объектов нередко возникает необходимость продолжительного транспортирования и укладки бетонной смеси.

Увеличение периода "жизнеспособности" бетонных смесей можно достичь введением добавок гидрофилизирующего и гидрофобизирующего типа, например, УПБ и УПБ + ГКЖ-11, а также комплексов гидрофилизаторов стабилизирующего и диспергирующего действия типа УПБ 4-ПДК. При этом наиболее эффективно влияет на время сохранения удобоукладываемости бетонных смесей применение комплексов гидрофилизирующих ПАВ разного механизма действия.

Производство бетонных работ в зимний период года связан с определенными погодными условиями, прежде всего с пониженной температурой, что существенным образом влияет на качество и темпы строительства.

В качестве противоморозных добавок, применяемых при производстве бетонных работ в зимних условиях, используется ПК, НКМ, НК + УПБ, П, П + ЛСТ. Применение в комплексных реагентах ПАВ позволяет улучшить удобоукладываемость бетонной смеси, необходимый в технологический период. При этом назначаемая дозировка ПАВ должна быть на порядок - два ниже других компонентов. Комплексные добавки улучшают поровую структуру бетона и способствуют повышению ряда эксплуатационных характеристик бетона (морозостойкость, водонепроницаемость) .

Большое практическое значение имеет ускорение твердения бетона как в естественных условиях, так и при тепловой обработке. Это способствует сокращению энергетических и материальных ресурсов, повышению производительности. Наиболее эффективными ускорителями являются хлористые добавки, имеющие существенный недостаток, - вызывать коррозию арматуры. Перспективным в данном направлении является разработка и применение безхлоридных добавок с высокой интенсифицирующей твердение способностью. Вместе с тем, отечественный и зарубежный опыты показывают, что суперпластификаторы в комплексе с ПАВ Ш-1У групп, электролитами и активными минеральными добавками позволяют не только существенно интенсифицировать твердение бетона, но и получать высококачественные высокопрочные бетоны.

Следует отметить и тот факт, что применение химических добавок является эффективным средством получения специальных свойств бетона - коррозийной стойкости, электропроводности, защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре, закладным деталям и других. К сожалению, специально изготовляемых для этих целей добавок у нас практически нет. К числу перспективных направлений дальнейшего совершенствования технологий бетона и железобетона и получения изделий с высокими эксплуатационными свойствами относится также создание высокоэффективных химических добавок для бетонов с надежной отечественной сырьевой базой на основе специально разработанных продуктов из экологически чистого сырья, в том числе, для литьевой технологии из самоуплотняющихся бетонов, высокопрочных и специальных бетонов, широкое внедрение эффективных добавок и комплексных модификаторов бетона, всесторонне исследованных в специализированных НИИ и прошедших производственную проверку. Вновь разрабатываемые добавки должны согласовываться с ведущей организацией Госстроя Украины по применению добавок в бетонах или Техническим комитетом по строительным материалам и быть внесены в действующие нормативные документы по применению химических добавок в бетонах.