Вода та добавки до бетонів та розчинів - ТехЛіб СПБ УВТ
Бібліотека Санкт-Петербурзького університету високих технологій
Вода та добавки до бетонів та розчинів
Таблиця 1. Вимоги щодо вмісту шкідливих домішок у воді для бетонів та розчинів
Для замішування бетонної суміші при виготовленні переднапружених з/б конструкцій і розчину, що нагнітається.
Для замішування бетонної суміші при виготовленні бетонних і залізничних конструкцій з ненапружуваною арматурою, штукатурних розчинів і розчинів для армованої кам'яної кладки.
Для замішування бетонної суміші при виготовленні бетонних неармованих конструкцій, до яких не пред'являються вимоги щодо обмеження утворення висолів, а також будівельних розчинів для неармованої кладки
Для поливання зовнішніх поверхонь бетонних та залізничних конструкцій
Особливу небезпеку становить присутність у воді солей, сульфат-іонів та хлор-іонів. Вони можуть викликати неконтрольовану зміну термінів схоплювання та швидкості твердіння бетону. Але найголовніше — виникає небезпека корозії цементного каменю та сталевої арматури у залізобетоні. При великій кількості сульфат-іонів у бетоні починається сульфатна корозія, яка руйнує цементний камінь та конструкцію загалом. Хлор-іони викликають корозію сталевої арматури. При великому вмісті розчинних у воді солей наповерхні бетону з'являються висоли, що псують зовнішній вигляд споруд.
Органічні речовини, що особливо містять цукор і феноли, уповільнюють нормальне перебіг процесу гідратації цементу і тим самим знижують міцність бетону. При великому вмісті цукру схоплювання бетонної суміші може взагалі відсунути на невизначений час. Тому у воді замішування кількість цукрів має бути не більше 100 мг/л. Вміст поліфосфатів, сульфідів та цинку має бути не більше 100 мг/л кожного, нітратів – не більше 500 мг/л. При більшому вмісті необхідно визначати їх вплив на міцність бетону у віці 7 та 28 діб, морозостійкість та водонепроникність (допускається зміна не більше ніж на 10 %), корозійний стан арматури та термін схоплювання цементного тіста (зміна – не більше 25 %).
Вода, що містить піноутворюючі речовини, є придатною для застосування при стійкості піни не більше 2 хв. Неприпустимо застосовувати воду, поверхні якої є плівка з нафтопродуктів, масел, жирів. Ці речовини можуть осідати на поверхні цементних частинок і уповільнювати їх гідратацію. Потрапляючи на зерна наповнювачів, такі домішки перешкоджають утворенню міцного контакту з цементним каменем і тим самим знижують міцність бетону.
Таким чином, для замішування бетонної суміші і поливання бетону, що твердіє, можна без попередньої перевірки застосовувати питну воду, а також річкову, озерну або воду зі штучних водойм, не забруднену стічними викидами, солями і маслами.
Болотяні, торф'яні та стічні води не дозволяється застосовувати без їх очищення.
Добавки до бетонів і розчинів. У важких, дрібнозернистих і легких бетонах добавки застосовуються з метою:
• покращення технологічних властивостей бетонної(розчинної) суміші: підвищення зручності, перекачування, зниження водо- і розчиновиділення;
• регулювання втрати рухливості суміші у часі, швидкості процесів схоплювання, твердіння та тепловиділення;
• скорочення тривалості теплової обробки бетону, прискорення термінів розпалубки та завантаження конструкцій при природному твердінні;
• підвищення міцності, водо- та газонепроникності бетону;
• збільшення, морозостійкості, стійкості бетону та залізобетону у різних агресивних середовищах;
• підвищення захисних властивостей бетону по відношенню до сталевої арматури;
• надання гідрофобних властивостей поверхні бетону;
• зменшення витрати цементу;
• економія паливно-енергетичних ресурсів.
Залежно від призначення (основного ефекту дії) добавки для бетонів поділяють на регулюючі:
• властивості бетонних сумішей;
• властивості затверділого бетону.
Добавки для регулювання властивостей бетонних сумішей широко застосовують при виготовленні бетону та будівельного розчину. Найважливіша властивість цих сумішей - зручноукладальність. Удобоукладані суміші здатні поступово заповнювати заданий обсяг бетонованої конструкції під впливом сили тяжіння або зовнішніх сил, що прикладаються - вібрації, штикування, трамбування. При транспортуванні бетонної суміші бетоноводами, укладанні в опалубку суміш може розшаруватися. Щоб цього не сталося, необхідно забезпечити задані характеристики пластичності та в'язкості сумішей. Реологічні властивості бетонної суміші та розчину можуть бути змінені шляхом введення добавок. До групи таких речовин відносять пластифікуючі, стабілізуючі, водоутримуючі та покращують перекачування добавки.
Пластифікуючі добавкизбільшують рухливість (або зменшують жорсткість) бетонних сумішей без зниження міцності бетону. Рухливість бетонних сумішей характеризується осіданням стандартного конуса в сантиметрах. Для визначення пластифікуючого ефекту добавки виготовляють бетонну суміш з осадом конуса 1 ... 4 см. При введенні добавки осаду конуса зростає. Залежно від отриманого результату добавку відносять до однієї з наступних груп:
I група - суперпластифікатори, що збільшують осад конуса з 1 ... 4 до 21 см і більше;
II група - сильнопластифікуючі, підвищують осад конуса до 16 ... 20 см;
III група - середньопластифікуючі, осад конуса -10 ... 15 см;
IV група - слабопластифікуючі, осад конуса - 5 ... 9 см.
Добавки-суперпластифікатори є синтетичними полімерними продуктами. Їх вводять у бетонну суміш, у кількості 0,5…2 % від маси цементу для суху речовину. На відміну від традиційних речовин суперпластифікатори мають набагато сильнішу дію, що розріджує, і не уповільнюють твердіння бетону.
Найбільш поширений суперпластифікатор С-3, одержуваний на базі продуктів конденсації нафталінсульфокислоти та формальдегіду. Дія суперпластифікаторів заснована на адсорбції їх молекул на частинках цементу та гідратних новоутвореннях, що сприяє їхньому кращому ковзанню відносно один одного. Одночасно відбувається пептизація флокул (агрегатів) цементних частинок із зменшенням товщини сольватних оболонок навколо них. Різко збільшуючи рухливість бетонних сумішей, суперпластифікатори полегшують їх транспортування та укладання. Якщо необхідно зберегти рухливість, скорочують витрату води в бетонній суміші, а це дозволяє підвищити міцність бетону на 25...45% (отримувати бетони класів В70...В80 і вище з бетонних сумішейрухливістю 2...4 см) або одержувати швидкотвердіючі бетони класів В15...В45 через 24 години твердіння в нормальних умовах у комплексі з прискорювачами твердіння на рядових складових бетонної суміші при водоцементному відношенні 0,23...0,30.
Сильнопластифікуючі добавки (пластифікатори СПС, Аплассан) та середньопластифікуючі (лігносульфонати технічні модифіковані ЛСТМ-2, ПЛС-1 та ЛМГ) застосовують для приготування пластичних сумішей, а також для отримання бетонів класів В30…В40.
Добавки на основі технічних лігносульфонатів вводяться в бетонну суміш у кількості 0,2...0,7% маси цементу. При цьому на пластичних сумішах у віці 28 діб. допускається зниження міцності бетону до 10%. При зниженні витрати води (збереженні колишньої зручноукладальності) добавки дозволяють підвищити міцність бетону на 15...20 %, а морозостійкість і водонепроникність бетону - на 1...2 ступені.
Добавки IV групи надають на бетонну суміш пластифікуюче-повітрязалучну дію (ЩСПК, ГКЖ-10 і ГКЖ-11, милонафт). Їх рекомендується застосовувати в тонких бетонах і розчинах, що відрізняються малою витратою цементу. Добавки знижують на 5 ... 10% витрата води і залучають в бетонну суміш 2 ... 5% повітря, деякі додатково гідрофобізують (надають водовідштовхувальні властивості) стінки пор матеріалу. В результаті сильно зменшується водопоглинання бетону, одночасно зростають морозостійкість та водонепроникність (на 1,5...2 ступені). Застосування таких добавок – ефективний спосіб підвищення довговічності бетонних та залізобетонних конструкцій.
У процесі приготування будівельних розчинів застосовують, крім названих органічних речовин, також неорганічні пластифікатори - вапно і відходи, що відомі, тонкомолоті добавки - золу і цементний пил, активнімінеральні домішки.
Марки розчинів за міцністю зазвичай значно нижчі від марки цементу. Тому, щоб отримати розчин заданої міцності, потрібно трохи цементного в'яжучого. Однак розчинна суміш повинна бути пластичною і мати високу водоутримуючу здатність. Це, навпаки, може бути досягнуто тільки при великому вмісті в'яжучого розчину. Щоб вирішити це протиріччя, застосовують суміш в'яжучих, одне з яких надає розчину міцність, а інше - пластичність, або вводить в розчин органічні пластифікатори.
Будівельне повітряне вапно при гасінні у вапняне тісто утворює надзвичайно малі частинки, що обволікаються водою. Водні плівки полегшують взаємне ковзання частинок, граючи роль мастильного матеріалу з їхньої поверхні. Саме цим і обумовлена пластифікуюча дія повітряного вапна. Її додають у розчинні суміші у вигляді тіста щільністю 1400 кг/м 3 .
Пластифікація бетонних та розчинних сумішей при введенні мінеральних добавок обумовлена адсорбцією додаткових плівок води на поверхні частинок добавок, що виражається у збільшенні водоцементного відношення суміші та зростанні її в'язкості. Виняток становить зола-віднесення ГЕС, при введенні якої водоцементне відношення залишається зазвичай незмінним. Пластифікуюча дія золи пояснюється кулястою формою та гладкою (заскльованою) поверхнею її зерен.
Тонкомолоті добавки застосовують при необхідності використання високомарочних цементів (М400 і більше) для розчинів М75 та нижче. При цьому золу-віднесення від спалювання твердих видів палива рекомендують застосовувати для розчинів кладок, що використовуються при середньодобовій температурі повітря не нижче плюс 5 °С і в кількості не більше 20 % від маси цементу.
На відміну від органічнихпластифікаторів, що використовуються в надзвичайно малих дозах (0,1...1 % маси цементу) і, як правило, для розчинів М100 і вище, добавки неорганічних пластифікаторів вводять у великій кількості (20...200 % маси цементу).
Для зменшення водовідділення бетонних та розчинних сумішей та розшарування бетонних сумішей можна використовувати водоутримуючі та стабілізуючі добавки. При транспортуванні та укладання може виникнути розшарування сумішей. Якщо підбором складу не вдається досягти заданої стабільності та водоутримуючої здатності сумішей, то їх склад вводять органічні добавки, наприклад метилцелюлозу в кількості 0,1...0,2 % від маси цементу або тонкодисперсні мінеральні добавки. Для скорочення водовідділення литих сумішей додають бентонітову глину (у вигляді порошку в кількості 3...10 % від маси води), що має властивість утримувати у своїй структурі велику кількість води.
У практиці застосування бетонних сумішей нерідкі випадки, коли схоплювання бетонної або розчинової суміші навмисно прискорюють або уповільнюють, наприклад, при перевезенні в автосамоскидах, перекачуванні бетононасосами, укладанні бетону в спеку. У цих випадках вводять добавки, що прискорюють або уповільнюють втрату рухливості сумішей.
З уповільнювачів схоплювання найкраще застосовувати добавки, що зменшують водночас водопотребу бетонних і розчинних сумішей. У цьому відношенні хороші результати дає застосування добавки ЛСТ у підвищених дозуваннях (0,3…0,6 % від маси цементу), кормової патоки (КП) у кількості 0,05…0,25 %, у тому числі у поєднанні з суперпластифікаторами ( СП) у кількості 0,3.. .0,7 % СП + 0,1 .. .0,3 % КП.
У деяких випадках потрібно прискорити схоплювання і відповідно втрату рухливості суміші, наприклад, при нанесенні на вертикальні поверхні. Уцьому випадку застосовують добавки - прискорювачі твердіння або прискорювачі схоплювання, наприклад поташ або рідке скло в кількості 1 ... 5% маси цементу.
Група добавок, що регулюють твердіння бетону, включає добавки, що прискорюють і уповільнюють твердіння і протиморозні. Ефект добавок - прискорювачів твердіння бетону полягає у підвищенні темпу зростання його міцності у початковий період твердіння від 1 до 3 діб.
Таблиця 2. Ефективність добавок – прискорювачів твердіння для бетону природного твердіння
Міцність бетону з добавками - прискорювачами твердіння, %, у порівнянні з бетоном без добавок (100%) у віці