Авторы: Ст. преп. Бабичев В. А., студ. Дорошенко Б. К., студ. Бабичева А. А., ДонНТУ, г. Донецк, Украина
Источник: Материалы Международой научно–технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, организованной кафедрой Строительства шахт и подземных сооружений
Как известно [1] комплексные добавки условно можно разделить на пять групп: смеси поверхностноактивных веществ (І), смеси поверхностноактивных веществ и электролитов (ІI), смеси электролитов (ІІІ), комплексне добавки на основе суперпластификаторов (IV), сложные многокомпонентные комплексне добавки (V).
Более подробно остановимся на применении комплексных добавок – III, IV и V групп.
В комплексных добавках ІІІ группы сочетание электролитов с разным механизмом воздействия на бетонную смесь и бетон позволяет устранить недостатки некоторых однокомпонентных добавок и добиться полифункционального эффекта. Например, сочетание ускорителей твердения и ингибиторов (ННХК, ХК+НН, ННК) уменьшает опасность коррозии арматуры в железобетонных конструкциях, а сочетание поташа и алюмината натрия регулирует сроки схватывания бетонной смеси. Наиболее широко комплексные добавки ІІІ группы используют при зимнем бетонировании.
Особое развитие комплексные добавки получили с созданием и внедрением в промышленность суперпластификаторов (IV группа). Многие суперпластификаторы по существу представляют собой комплексные добавки на основе высокоэффективных поверхностно-активных веществ. Например, суперпластификатор С-3 наряду с основным действующим компонентом – продуктом конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида содержит небольшие добавки лигносульфонатов и сульфата натрия. К суперпластификаторам добавляют хлорид, нитрат и глюконат кальция, тиосульфат и бикарбонат натрия, лигносульфонаты, полиоксиэтилен, карбоксиметилцеллюлозу, синтетические микропенообразователи, соли винной кислоты, производные сахоров и другие вещества.
Введение в суперпластификаторы дополнительных компонентов: позволяет регулировать сроки схватывания и тем твердения бетона; увеличить сроки сохранения подвижности бетонной смеси; уменьшить водоотделение и расслоение бетонной смеси; регулировать воздухосодержание бетонной смеси, пористую структуру бетона и ее проницаемость и тем самым обеспечивать заданную морозостойкость; повысить плотность, водонепроницаемость и прочность бетона; улучшить качество поверхности бетона; уменьшить расход синтетического продукта и снизить стоимость добавки без ухудшения ее свойств. В зависимости от назначения комплексной добавки подбираются дополнительные компоненты к суперпластификатору.
В нашей стране разработаны и внедряются в технологию бетона высокоэффективные комплексные добавки на основе суперпластификаторов. Комплексные добавки, включающие суперпластификатор и ускоритель твердения (С-3+СН, 10-03+СН, С-З+ННХК, 10-03+ННХК и др.), сокращают на 20-40% время тепловлажностной обработки, особенно при форсированных режимах обработки, а в некоторых случаях позволяют отказаться от нее. Для экономии суперпластификатора и лучшего сохранения подвижности бетонной смеси во времени применяют стабилизаторы, например СДБ. В производстве сборного железобетона эффективны комплексные добавки 10-03+СДБ+ННХК, 10-03+СДБ+СН и др.
Для повышения морозостойкости эффективны комплексные добавки, включающие суперпластификатор и воздухововлекающий компонент (С-З+СНВ, 10-03+СНВ, 10-03+СДБ+СВН и др.). Для интенсификации твердения в них может вводиться ускоритель твердения, для защиты арматуры от коррозии – ингибитор (С-3+СНВ+ННХК, 10-03+СНВ+ННХК). Применение подобных добавок обеспечивает высокую морозостойкость бетонов, полученных на основе высокоподвижных и литых бетонных смесей.
В состав комплексных добавок, предназначенных для повышения коррозионной стойкости железобетонных конструкций в агрессивной среде, включают суперпластификатор, гидрофобизирующую воздухововлекающую добавку и эффективные ингибиторы: нитрат натрия, тетраборат натрия, бихромат калия (С-3+СВН+НН, 10-03+СВН+НН, С-З+ГКЖ-10+БК, Ю-03+ГЮК-10+НН).
Для значительного увеличения времени сохранения подвижности 1 тонны смеси (до 3-6 ч) к суперпластификаторам добавляют замедлителей схватывания (НТФ, КП).
Комплексные добавки на основе суперпластификаторов являются наиболее эффективными и перспективными модификаторами свойств бетонной смеси и бетона. В ближайшие годы применение их в технологии бетона будет развиваться быстрыми темпами.
К комплексным добавкам V группы можно отнести сложные многокомпонентные комплексы, предназначенные для специальных целей. Например, к ним относится добавка, включающая ПАК+СДБ+СН и предназначенная для получения безусадочных и расширяющихся бетонов, и др. К этой группе комплексных добавок можно отнести и битумные эмульсии и суспензии. Эти добавки обладают гидрофобнопластифицирующим эффектом и приме- няется для повышения непроницаемости бетона. В состав битумной эмульсии входят битум (как правило, марки БН), СДБ, служащая эмульгатором, - 5%, вода – 45%. Суспензия содержит 45% битума, 2% СДБ (50%-ного водного раствора), 53% каолиновой суспензии. Битумные дисперсии вводят в бетонную смесь в количестве 5-7% от массы цемента. При использовании битумных эмульсий необходимо учитывать, что выделяющиеся при гидролизе цемента соли кальция могут менять химическую природу некоторых эмульгаторов, что приводит, в свою очередь, к превращению прямой эмульсии (битум в воде) в обратную (вода в битуме). В результате вместо положительного может наблюдаться отрицательное влияние подобных эмульсий на бетонную смесь и бетон. СДБ является эмульгатором, не вызывающим обращения фаз, и может успешно использоваться в этом качестве.
Улучшению свойств битумных эмульсий способствует применение твердых порошкообразных эмульгаторов-стабилизаторов. Добавление высокодисперсных гидрофильных компонентов, например, каолина, бентонитовой глины с краевым углом смачивания менее 900, способствует получению прямой суспензии, в которой при смешивании с цементным тестом не происходит обращения фаз.
Комплексные добавки, включающие эмульгатор (СДБ) или выравниватель (вещество, способствующее равномерному распределению одного компонента в другом, например ОП-7), гидрофобизатор (СНВ и др.) и тонкодисперсные гидрофильные порошки (бентонитовая глина) используют для стабилизации свойств литых бетонных смесей. Совместное применение подобных добавок в сочетании с суперпластификатором обеспечивает получение литых не расслаивающихся бетонных смесей.
Комплексные добавки выпускают в виде готового продукта либо приготавливают непосредственно на бетоносмесительных узлах из отдельных компонентов, что требует дополнительного оборудования и затрат. Наиболее технологично применение водных растворов и паст-добавок, а для районов Крайнего Севера и Дальнего Востока – порошкообразных добавок.