Добавки для бетонов и их эффективность
Добавками для бетона называются органические и неорганические вещества, природного или искусственного происхождения, вводимые в составы бетона при их изготовлении с целью регулирования технологических свойств бетонных смесей, повышения физико-химических свойств бетона, снижения расходов цемента в бетоне.
В зависимости от назначения добавки для бетонов можно разделить на виды:
- регулирующие технологические свойства смесей;
- повышающие прочность, коррозионную стойкость и морозостойкость бетона,
- снижающие водо- и газопроницаемость бетона;
- придающие бетонам и растворам специальные свойства (противоморозные (обеспечивающие твердение при отрицательных температурах); гидрофобизирующие и пр.).
Большая часть добавок, используемых для приготовления бетонов, обладает комплексным действием, одновременно влияя сразу на несколько показателей качества бетона и бетонных смесей.
Наиболее распространенными добавками для бетона, широко применяемыми в строительстве, начиная с 30-х годов прошлого столетия, являются добавки поверхностноактивных (ПАВ) химических веществ.
Пластифицирующие добавки - это добавки, повышающие подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси. Типичными представителями пластифицирующих добавок являются добавки на основе лигносульфонатов:
• СДБ - сульфатно-дрожжевая бражка
• ЛСТ - лигносульфонат технический
Механизм их действия связан в основном с их адсорбцией на поверхности цемента, что оказывает непосредственный смазывающий эффект. Применение пластифицирующих добавок позволяют сэкономить до 8-10 % цемента или уменьшить водосодержание бетонной смеси (В/Ц) и соответственно повысить прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Как правило, эти добавки легко растворимы в воде и могут вводиться в бетонные смеси в виде рабочих растворов через дозаторы. Обычные дозировки 0,2-0,3 % от массы цемента. В повышенных дозировках 0,4-0,6 % они используется для замедления сроков схватывания.
Воздухововлекающие добавки. Эти добавки обеспечивают равномерно- распределенное вовлечение мельчайших пузырьков воздуха и благодаря увеличению объема смазки повышают не только подвижность, но и связность и однородность смеси. Типичными представителями воздухововлекающих добавок являются:
СНВ - смола нейтрализованная воздухововлекающая;
СДО - смола древесная омыленная;
СВП - смола воздухововлекающая пековая и др.
Благодаря действию воздухововлекающих добавок смесь становится пригодной к длительным перевозкам, к транспортированию по трубам. Они могут быть применены при подводном бетонировании. Особенно целесообразно применение воздухововлекающих добавок в бетонах со сниженным расходом цемента 250-300 кг/м3. Обычные их дозировки 0,02-0,25 %. Однако повышенное содержание таких добавок снижают прочность бетона, поэтому определение их дозировки - предмет подбора состава для конкретных условий.
Имеются добавки, обеспечивающие получение дополнительных специальных свойств. Так для повышения морозостойкости применяется добавка ГКЖ-94.
В качестве противоморозных добавок применяются калийные и поваренные соли CaCl2 и NaCl.
Имеются добавки, ускоряющие и замедляющие процесс схватывания смеси и твердения бетона
Для существенного повышения прочностных свойств применяют так называемые суперпластификаторы. Типичными представителями этих добавок являются С-3.
Суперпластификаторы обеспечивают снижение водопотребления на 20 % и более (обычные суперпластификаторы снижают В/Ц на 8 - 10 %), дают дополнительную возможность разжижать бетонную смесь, а при снижении В/Ц повышать прочность бетона и получать высокопрочный бетон. В то же время повышение прочности не ведет к повышению морозостойкости. Для обеспечения повышения морозостойкости целесообразно совместное применение добавок суперпластификаторов с добавками воздуховолекающего действия - то есть применять комплексные добавки.
В настоящее время комплексные добавки ПАВ являются самым мощным технологическим средством управления структурой и свойствами бетона, позволяющим получить бетоны с недостижимым ранее уровнем технических и технологических характеристик, а также бетоны с заданным комплексом свойств при наименьших расходах цемента.
Некоторые практические составы бетонов с применением добавок для конкретной плотины Бурейской ГЭС приведены в таблице 24.1.
Новоми комплексными добавками многофункционального действия является добавки ЦМИД-4 и ГПМ, особенно важные для получения морозостойких и литых бетонных смесей.
ЦМИД-4 представляет собой многокомпонентную комплексную добавку для бетона, включающую в себя комплекс микронаполнителей, химических и поверхностно активных компонентов - полифункционального, пластифицирующего воздухововлекающего действия. В бетонной смеси добавка позволяет:
- получить высокотехнологичные бетонные смеси различных марок и любой подвижности, а также широкий спектр самоуплотняющихся бетонных смесей повышенной подвижности, с ОК до 28см (П5)! без увеличения расхода цемента;
- снизить В/Ц на 20-25%;
- снизить расхода цемента в среднем на 100 кг на м 3 бетонной смеси;
- обеспечить связность и нерасслаиваемость бетонной смеси, что особенно важно при бетонировании высоко пластичным самоуплотняющимися бетонными смесями;
- производить укладку бетона без виброуплотнения;
- обеспечивать свободную перекачиваеммость и повышенную удоукладываемость бетононасосом.
Подобные же результаты дает применение добавки ГПМ.
Для бетонов в гидротехнических сооружениях возводимых в северной климатической зоне наиболее важными требованиями являются обеспечение долговечности и надежной эксплуатации в суровых климатических условиях. Требование повышенной долговечности в этих условиях в первую очередь определяется высокой морозостойкостью бетона на уровне марки F400-800, обеспечение которой достигается при достаточно высоком расходе цемента. В то же время температурная трещинностойкость бетона определяется температурой его разогрева при твердении и требует наоборот низкого расхода цемента.
Таким образом, имеется два противоположных требования - повышение расхода цемента для обеспечения высокой морозостойкости и снижения его для обеспечения трещиностойкости. При появлении добавок нового поколения, решение этой сложной задачи значительно упростилось, так как эти новые добавки позволяют обеспечить требуемые характеристики бетона и одновременно существенно снизить расход цемента.
Применение новых добавок позволяет кроме того регулировать процессы теплового поведения бетона и тем самым влияют на обеспечение термической трещиностойкости бетонной кладки как в период строительства, так и эксплуатации
В производственных условиях на строительстве Бурейской ГЭС применялись добавки как ЦМИД-4, так и ГПМ. Первая? не смотря на вышеприведенные системные, положительные, лабораторные и опытные работы не нашла широкого применения в производственной технологии Бурейской ГЭС по ряду производственных причин. Вторая добавка ГПМ также комплексного действия, легко одаптировалась с существующей технологией и дала повышенные показатели качества бетона аналогично добавке ЦМИД-
С применением данной добавки на строительстве Бурейской ГЭС выполнена конструкция водосливной грани плотины в объеме бетона 65 000 куб.м бетона с обеспечением проектных показателей качества бетона B3 090W1290F40060