Вся электронная библиотека >>>

 Строительные изделия >>>

 

Строительство. Стройматериалы

Строительные материалы и изделия


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Вода и добавки к бетонам и растворам

 

 

Вода. В технологии бетонных работ воду используют для приготовления бетонных смесей и раствора, поливки бетона в процессе твердения, промывки заполнителей. Во всех случаях допускается к применению не любая вода, а лишь отвечающая техническим требованиям СТБ 1114-98.

Качество воды оценивают по содержанию вредных примесей, которые могут препятствовать нормальному схватыванию и твердению вяжущего вещества либо вызывают появление в структуре бетона новообразований, снижающих его прочность и долговечность, а также коррозию стальной арматуры.

Технические требования к воде для затворения и поливки бетона следующие. Водородный показатель воды рН должен находиться в пределах от 4 до 12,5, т. е. для затворения является пригодной вода с нейтральной средой, слабокислой или слабощелочной.

Вредными примесями в воде считаются органические вещества, растворимые соли, в особенности содержащие ионы S042 и СГ1, а также взвешенные частицы глины, пыли и почвы

Органические вещества, в особенности содержащие сахар и фенолы, замедляют нормальное протекание процесса гидратации цемента и тем самым снижают прочность бетона. При большом содержании сахара схватывание бетонной смеси может вообще отодвинуться на неопределенное время.

Поэтому в воде затворения количество Сахаров долэюно быть не более 100 мг/л. Содержание полифосфатов, сульфидов и цинка должно быть не более 100 мг/л каждого, нитратов - не более 500 мг/л. При большем содержании необходимо определять их влияние на прочность бетона в возрасте 7 и 28 сут., морозостойкость и водонепроницаемость (допускается изменение не более чем на 10 %), коррозионное состояние арматуры и сроки схватывания цементного теста (изменение - не более 25 %).

Вода, содержащая пенообразующие вещества, является пригодной для применения при стойкости пены не более 2 мин.

 

 

Недопустимо применять воду, на поверхности которой имеется пленка из нефтепродуктов, масел, жиров. Эти вещества могут осаждаться на поверхности цементных частиц и замедлять их гидратацию. Попадая на зерна заполнителей, такие примеси препятствуют образованию прочного контакта с цементным камнем и тем самым снижают прочность бетона.

Таким образом, для затворения бетонной смеси и поливки твердеющего бетона можно без предварительной проверки применять питьевую воду, а также речную, озерную или воду из искусственных водоемов, не загрязненную сточными выбросами, солями и маслами.

Болотные, торфяные и сточные воды не разрешается применять без их очистки.

Добавки к бетонам и растворам. В тяжелых, мелкозернистых и легких бетонах добавки применяются с целью:

•          улучшения технологических свойств бетонной (раствор

ной) смеси: повышения удобоукладываемости, перекачиваемо-

сти, снижения водо- и раствороотделения;

•          регулирования потери подвижности смеси во времени, скорости процессов схватывания, твердения и тепловыделения;

•          сокращения продолжительности тепловой обработки бетона, ускорения сроков распалубки и загрузки конструкций при естественном твердении;

•          повышения прочности, водо- и газонепроницаемости бетона;

•          увеличения, морозостойкости, стойкости .бетона и железобетона в различных агрессивных средах;

•          повышения защитных свойств бетона по отношению к

стальной арматуре;

•          придания гидрофобных свойств поверхности бетона;

•          уменьшения расхода цемента;

•          экономии топливно-энергетических ресурсов.

В зависимости от назначения (основного эффекта действия) добавки для бетонов подразделяют на регулирующие:

•          свойства бетонных смесей;

•          твердение бетона;

•          свойства затвердевшего бетона.

Добавки для регулирования свойств бетонных смесей широко применяют при изготовлении бетона и строительного раствора. Важнейшее свойство этих смесей - удобоукладываемость. Удобоукладываемые смеси способны равномерно заполнять заданный объем бетонируемой конструкции под действием силы тяжести либо прикладываемых внешних сил - вибрации, штыкования, трамбования. При транспортировании бетонной смеси по бетоноводам, укладке в опалубку смесь может расслоиться. Чтобы этого не произошло, необходимо обеспечить заданные характеристики пластичности и вязкости смесей. Реологические свойства бетонной смеси и раствора могут быть изменены путем введения добавок. К группе таких веществ относят пластифицирующие, стабилизирующие, водоудерживающие и улучшающие перекачиваемость добавки.

Пластифицирующие добавки увеличивают подвижность (или уменьшают жесткость) бетонных смесей без снижения прочности бетона. Подвижность бетонных смесей характеризуется осадкой стандартного конуса в сантиметрах. Для определения пластифицирующего эффекта добавки изготовляют бетонную смесь с осадкой конуса 1...4 см. При введении добавки осадка конуса возрастает. В зависимости от полученного результата добавку относят к одной из следующих групп;

I группа - суперпластификаторы, увеличивающие осадку конуса с 1...4 до 21 см и более;

II         группа - сильнопластифицирующие, повышают осадку конуса до 16...20 см;

III        группа - среднепластифицирующие, осадка конуса - 10...15 см;

IV        группа - слабопластифицирующие, осадка конуса - 5...9 см.

Добавки-суперпластификаторы представляют собой синтетические полимерные продукты. Их вводят в бетонную смесь, в количестве 0,5...2 % от массы цемента в расчете на сухое вещество. В отличие от традиционных веществ суперпластификаторы обладают гораздо более сильным разжижающим действием и не замедляют твердение бетона.

Наиболее распространен суперпластификатор С-3, получаемый на базе продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Кроме того, применяют суперпластификаторы Дофен, 10-03, 40-03, СМФ и др. Действие суперпластификаторов основано на адсорбции их молекул на частицах цемента и гидратных новообразованиях, что способствует их лучшему скольжению относительно друг друга. Одновременно происходит пептизация флокул (агрегатов) цементных частиц с уменьшением толщины сольватных оболочек вокруг них. Резко увеличивая подвижность бетонных смесей, суперпластификаторы облегчают их транспортирование и укладку. Если нербходимо сохранить подвижность, сокращают расход воды в бетонной смеси, а это позволяет повысить прочность бетона на 25...45 % (получать бетоны классов В70...В80 и выше из бетонных смесей подвижностью 2...4 см) или получать быстротвердеющие бетоны классов В15...В45 через 24 ч твердения в нормальных условиях в комплексе с ускорителями твердения на рядовых составляющих бетонной смеси при водоцементном отношении 0,23...0,30.

Сильнопластифицирующие добавки (пластификаторы СПС, Аплассан) и среднепластифицирующие (лигносульфонаты технические модифицированные ЛСТМ-2, ПЛС-1 и ЛМГ) применяют для приготовления пластичных смесей, а также для получения бетонов классов В30.. .В40.

Добавки на основе технических лигносульфонатов вводятся в бетонную смесь в количестве 0,2...0,7 % от массы цемента.

При этом на пластичных смесях в возрасте 28 сут. допускается снижение прочности бетона до 10 %. При снижении расхода воды (сохранении прежней удобоукладываемости) добавки позволяют повысить прочность бетона на 15...20 %, а морозостойкость и водонепроницаемость бетона - на 1.. .2 ступени.

Добавки Г/ группы оказывают на бетонную смесь пласти-фщирующе-воздухововлекающее действие (ЩСПК, ГКЖ-10 и ГКЖ-11, мылонафт). Их рекомендуется применять в тощих бетонах и растворах, отличающихся малым расходом цемента. Добавки снижают на 5... 10 % расход воды и вовлекают в бетонную смесь 2...5 % воздуха, некоторые дополнительно гидрофо-бизируют (придают водоотталкивающие свойства) стенки пор материала. В результате сильно уменьшается водопоглощение бетона, одновременно возрастают морозостойкость и водонепроницаемость (на 1,5...2 ступени). Применение таких добавок - эффективный способ повышения долговечности бетонных и железобетонных конструкций.

В процессе приготовления строительных растворов применяют, кроме названных органических веществ, также неорганические пластификаторы - известь и известесодержащие отходы, тонкомолотые добавки - золу и цементную пыль, активные минеральные добавки.

Марки растворов по прочности обычно значительно ниже марки цемента. Поэтому, чтобы получить раствор заданной прочности, требуется немного цементного вяжущего. Однако растворная смесь должна быть пластичной и обладать высокой водоудерживающей способностью. Это, наоборот, может быть достигнуто только при большом содержании в растворе вяжущего. Чтобы разрешить это противоречие, применяют смесь вяжущих, одно из которых придает раствору прочность, а другое -пластичность, или вводит в раствор органические пластификаторы.

Строительная воздушная известь при гашении в известковое тесто образует чрезвычайно малые частицы, которые обволакиваются водой. Водные пленки облегчают взаимное скольжение частиц, играя роль смазочного материала на их поверхности. Именно этим и обусловлено пластифицирующее действие воздушной извести. Ее добавляют в растворные смеси в виде теста плотностью 1400 кг/м3.

Пластификация бетонных и растворных смесей при введении минеральных добавок обусловлена адсорбцией дополнительных пленок воды на поверхности частиц добавок, что выражается в увеличении водоцементного отношения смеси и росте ее вязкости. Исключение составляет зола-унос ТЭС, при введении которой водоцементное отношение остается обычно неизменным. Пластифицирующее действие золы объясняется шарообразной формой и гладкой (остеклованной) поверхностью ее зерен.

Тонкомолотые добавки применяют при необходимости использования высокомарочных цементов (М400 и более) для растворов М75 и ниже. При этом золу-унос от сжигания твердых видов топлива рекомендуют применять для кладочных растворов, используемых при среднесуточной температуре воздуха не ниже плюс 5 °С и в количестве не более 20 % от массы цемента.

В отличие от органических пластификаторов, используемых в чрезвычайно малых дозах (0,1... 1 % от массы цемента) и, как правило, для растворов Ml00 и выше, добавки неорганических пластификаторов вводят в большом количестве (20...200 % от массы цемента).

Для уменьшения водоотделения бетонных и растворных смесей и расслоения бетонных смесей можно использовать водо-удерживающие и стабилизирующие добавки. При транспортировании и укладке может возникнуть расслоение смесей. Если подбором состава не удается достичь заданной стабильности и водоудерживающей способности смесей, то в их состав вводят органические добавки, например метилцеллюлозу в количестве 0,1...0,2 % от массы цемента или тонкодисперсные минеральные добавки. Для сокращения водоотделения литых смесей добавляют бентонитовую глину (в виде порошка в количестве 3...10 % от массы воды), обладающую свойством удерживать в своей структуре большое количество воды.

В практике применения бетонных смесей нередки случаи, когда схватывание бетонной или растворной смеси намеренно ускоряют или замедляют, например при перевозке в автосамосвалах, перекачивании бетононасосами, укладке бетона в жаркую погоду. В этих случаях вводят добавки, ускоряющие либо замедляющие потерю подвижности смесей.

Из замедлителей схватывания лучше всего применять добавки, уменьшающие одновременно водопотребность бетонных и растворных смесей. В этом отношении хорошие результаты дает применение добавки ЛСТ в повышенных дозировках (0,3...0,6 % от массы цемента), кормовой патоки (КП) в количестве 0,05...0,25 %, в том числе в сочетании с суперпластификаторами (СП) в количестве 0,3.. .0,7 % СП + 0,1.. .0,3 % КП.

В некоторых случаях требуется ускорить схватывание и соответственно потерю подвижности смеси, например при нанесении на вертикальные поверхности. В этом случае применяют добавки - ускорители твердения или ускорители схватывания, например поташ или жидкое стекло в количестве 1.. .5 % от массы цемента.

Группа добавок, регулирующих твердение бетона, включает добавки ускоряющие и замедляющие твердение и противомо-розные. Эффект добавок - ускорителей твердения бетона заключается в повышении темпа роста его прочности в начальный период твердения от 1 до 3 сут.

На практике чаще используют следующие ускорители твердения бетона: хлорид кальция (ХК), сульфат натрия (СН), нитрат кальция (НК) и нитрат натрия (НН), а также многокомпонентные добавки: нитрит-нитрат кальция (ННК), нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК) и полиметаллический водный концентрат (ПВК). Количество добавок составляет от 1 до 3 % от массы цемента. Концентрацию добавок в бетонной смеси, установленную строительной лабораторией опытным путем, обязательно необходимо выдерживать при изготовлении бетонной смеси. Добавки обычно оказывают побочное действие, например, на состояние арматуры в бетоне, высолообразование и т. д., причем изменение дозировки существенно влияет на ее эффективность. Добавки ХК и ПВК в большом количестве вызывают коррозию арматуры. Поэтому при изготовлении железобетонных конструкций их количество ограничивают 1 % от массы цемента.

Противоморозные добавки обеспечивают твердение бетона и раствора зимой. При отрицательной температуре вода замерзает и гидратация цемента прекращается. Образовавшийся лед разрыхляет еще слабую структуру цементного камня, что вызывает большую потерю прочности бетона. Чтобы обеспечить твердение бетона на морозе, в бетонные и растворные смеси вводят вещества, снижающие температуру замерзания воды. Вода остается в жидком состоянии даже при температуре минус 15...20 °С, и процесс гидратации цемента продолжается.

В качестве противоморозных добавок применяют следующие соли: хлорид натрия в сочетании с хлоридом кальция, нитрит натрия, поташ, смесь нитрата кальция с мочевиной.

Группа добавок, регулирующих свойства бетона, включает кольматирующие, воздухововлекающие, газообразующие, гидрофобизирующие и повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре.

Кольматирующие добавки - это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами и, как следствие, повышающие водо- и газонепроницаемость и коррозионную стойкость материала. Сюда относят водорастворимые смолы, битумную эмульсию, сульфат алюминия, сульфат и хлорид железа, нитрат кальция.

Воздухововлекающие добавки - это поверхностно-активные органические вещества, снижающие поверхностное натяжение жидкости на границе вода-воздух и обеспечивающие вовлечение воздуха в бетонную смесь при ее перемешивании. Насыщение цементного теста тонкодисперсными пузырьками воздуха увеличивает его объем, повышая подвижность бетонных и растворных смесей, однако понижает прочность материала. Содержание вовлеченного воздуха обычно составляет 4.. .5 %.

Среди этих добавок чаще используют смолу древесную омыленную (СДО), смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ) и сульфонол.

Газообразующие добавки обеспечивают газообразование в смеси за счет химического взаимодействия с продуктами гидратации цемента. В результате в бетоне создается пористость в виде тонкодисперсных равномерно распределенных замкнутых пор-ячеек. К газообразователям относят алюминиевую пудру и пасту, гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-94.

Воздухововлекающие и газообразующие добавки повышают на 3.. .4 ступени морозостойкость бетона и на 1,5...2 ступени его водонепроницаемость.

Гидрофобизирующие добавки придают бетону гидрофобные свойства (уменьшают смачивание поверхности) и снижают во-допоглощение. Сюда относят гидрофобизирующие жидкости ГКЖ-10,11 и ГКЖ-94, мылонафт (Mj), этилгидросесквиоксан (ПГЭН). Применяют их как в процессе приготовления бетонной смеси, так и для поверхностной защиты затвердевшего бетона и железобетона от увлажнения (наносят на конструкцию распылением). Таким образом защищают от разрушения памятники, создают защитно-декоративные слои в конструкциях и др.

Добавки, повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре (ингибиторы коррозии), улучшают коррозионное состояние арматуры в агрессивных средах, например содержащих хлор-ионы. Последние ввоДятся в смесь как ускорители твердения либо проникают в бетон конструкций из окружающей среды. Наибольшее распространение получил нитрит натрия, повышающий в несколько раз критическое содержание агрессивных ионов в приарматурной зоне.

Добавки полифункционального действия (комплексные) позволяют одновременно изменять несколько свойств бетонной смеси и затвердевшего бетона, например повышать удобоукла-дываемость смеси и увеличивать прочность бетона. Применение добавок в комплексе позволяет резко уменьшить или полностью устранить нежелательное побочное действие каждой составляющей комплексной добавки. Например, комплексная добавка ЛСТ+ХК (хлорид кальция) пластифицирует смесь и ускоряет твердение бетона. При этом хлорид кальция компенсирует замедляющее действие ЛСТ. Одновременно эта добавка сокращает расход цемента.

Многие из применяемых добавок могут оказывать вредное воздействие на работающих. Добавки нитрата кальция (НК), ННК и ННХК вызывают покраснение, зуд и изъязвление кожи, поражают участки кожи, на которых имеются хотя бы незначительные ранки, царапины и другие нарушения ее целостности. Для избежания указанных раздражений кожи необходимо применять резиновые перчатки или мази.

Пластифицирующие добавки 1-й группы относятся к веществам умеренно опасным. Их пары и взвешенные в воздухе частицы высохшего вещества (пыль) вызывают раздражение, воздействуют на слизистую оболочку глаз и на незащищенную кожу. Рабочие, занятые приготовлением растворов добавок, должны пользоваться индивидуальными средствами защиты.

Лицам, не достигшим 18-летнего возраста, работать с химическими веществами не разрешается.

 

К содержанию книги:  Строительные материалы и изделия

 

Смотрите также:

 

  Строительные материалы (Учебно-справочное пособие)  

 

Строительные материалы и изделия

 

Строительные материалы (Воробьев В.А., Комар А.Г.)

 

Строительные материалы (Домокеев)

 

Строительные материалы из древесных отходов

 

Материалы будущего - силикаты, полимеры, металл...