Добавки в бетонах

Для регулирования свойств бетона и бетонной смеси используется добавки в настоящее время этот целая индустрия, отвечающая практически любым требованиям бетонной индустрии.

Добавки в бетонах

Из всего множества характеристик бетонной смеси основными параметрами считают: плотность, прочность, удобоукладываемость, водонепроницаемость, морозостойкость .

  1. Плотность зависит от плотности заполнителей,  так как они в бетонной смеси составляют порядка 80%. Хочешь получить тяжелый бетон, бери  порозаполнитель  или из твердых горных пород гранит, щебень, базальт и другие; хочешь получить легкие бетоны, бери легкие пористые заполнители известняк, пензу, тур.
  2. Прочность и удобоукладываемость эти два понятия неразрывно связаны между собой. Прочность напрямую зависит от марки цемента и в готовом бетоне колеблется от 4,5 МПа до 105 МПа.

Прочность цементного камня определяют по активности цемента, под которой понимают прочность цементных балочек при сжатии. Промышленность выпускает цементы следующих марок: 300, 400, 500, 550 600 соответственно их прочности при сжатии 30 МПа,  40 МПа, 50 МПа и т.д.

Портландцемента выпускают без минеральных добавок. Их применяют в производстве сборного железобетона.  

Проспоктивной добавкой к бетонам является микрокремнезём. От других минеральных добавок микрокремнезем отличается очень малым размером частиц  (0,1 – 0, 5 Мкм и высокой удельной поверхностью (18-25 м2/ грамм). Он распространяется в бетоне в порах цементного камня, способствуя  повышению плотности и соответственно прочности, непроницаемости и долговечности бетона.  А это дополнительный источник экономии цемента.

Мелкомолотые минеральные добавки природного происхождения (туфы, пиплы, трассы), или осадочные породы ( доломит, опока), обладающие активностью называют «пунцеланами» по названию итальянского местечка, где добывался туф.

Эти добавки широко используют в производстве цемента,  добавляя их чистому цементу.

Назначение минеральных добавок.  Располагаясь вместе с цементом, в пустотах заполнителя они уплотняют структуру бетона и в ряде случаев позволяют уменьшить расход цемента. При производстве низкомарочных бетонов из высокой марочных цементов объем цементного теста не может смазать весь наполнитель, в этом случае к цементу добавляют до 25% минеральной добавки, тем самым экономя цемент.

При производстве высокопрочных бетонов для монолитных конструкций приходится ограничиваться расход цемента (не более 500 кг на метр3),  хотя по расчёту количество цемента может быть и больше. Это связано с тем, что в ходе реакции гидратации цемента выделяется тепло и в теле монолита из-за разности температур в центре и периферии усадочные напряжения могут привести к образованию трещин и микротрещин. В этом случае недостающий цемент замещают соответствующей минеральной добавкой, не ухудшающей качество готового бетона.

Это основные химические добавки, но есть и добавки, регулирующие специфические свойства бетонных смесей и бетона.

Чаще всего пользуются пластифицирующими добавками. Это суперпластификаторы (изменение осадки конуса от P1 до P4),  сильные пластификаторы (изменение осадка конуса от P1 до P4), средние и слабые пластификаторы. Кроме основного пластифицирующая эффект,  эти добавки обычно комплексные, то есть обладают и дополнительными регулирующими свойствами. Все пластифицирующие добавки обладают водоредуцирующим эффектом, то есть снижают количество воды затворения от 15 до 20%, а это значит что они понижают расход цемента за счёт снижения В/ц.  Если оставить количество цемента на норме непластифицированной бетонной смеси то получим более прочный бетон по фактическому В/ц. Увеличивается и водонепроницаемость, и морозостойкость бетона порой даже в разы. В зимнее время используется воздухо вовлекающие добавки, которые всасывают в бетонную смесь порядка 4 - 5% воздуха воздухововлекающие добавки гидрофобизируют  поры и капилляры бетона, а воздушные пузырьки служат резервным объёмом для замерзания воды без возникновения больших внутренних напряжений в результате сильно повышается водонепроницаемость и морозостойкость бетона.

Ряд пластифицирующих добавок в своём составе имеют ингредиенты способные значительно изменить  живучесть бетонной смеси (от 3 до 7 часов),  что особенно важно при транспортировке на большие расстояния.  Комплексныя химические добавки выпускаются на специализированных производствах, что практически исключает сомнения в их качестве.

Вторая группа добавок к бетонным смесям это минеральные добавки.  Данные добавки представляют собой порошки из минеральных пород природного или техногенного сырья (золы, молотые шлаки, микрокремнезем и  др.). По существу это заполнители, но очень мелкого размера зёрна (0,16 мм и менее).

Минеральные добавки делятся на активные и инертные. Активные минеральные добавки обладают способностью в присутствии воды создавать соединения, обладающие вяжущими свойствами, некоторые из них способны самостоятельно твердеть (то есть имеют собственную активность, прочность).