Материал: m33170

Различают органические добавки, состоящие из поверхност- но-активных веществ (ПАВ) или из полимеров, и неорганические, представляющие собой соли-электролиты. Добавки всех этих групп нужны и важны, однако добавки ПАВ получили наиболее широкое применение ввиду того, что они положительно влияют не на одно, а на несколько свойств данного материала, т.е. обладают полифункциональным действием. Технические ПАВ сравнительно дешевы и технологичны в применении – легко разбавляются водой и

втаком виде вносятся в бетоно- и растворосмесители.

Кускорителям твердения цемента, повышающим скорость нарастания прочности бетона, особенно в ранние сроки твердения, относят хлористый кальций СаСl2, хлористый натрий NaCl,

сернокислый глинозем Al2(SO4)3, хлорное железо FeCl3, поташ К2СО3, нитрит кальция Ca(NO3)2, строительный гипс CaSO4 ×0,5Н2О. Наиболее часто применяется СаСl2, который позволяет уменьшить количество воды и расход цемента и увеличить подвижность бетонной смеси. Влияние СаСl2 на повышение прочности бетона объяснятся его каталитическим воздействием на гидратацию клинкерных минералов.

Поверхностно-активные добавки представляют собой группу органических веществ, введением которых в бетонные смеси можно улучшить их удобоукладываемость, уменьшить водоцементное соотношение и соответственно сократить расход цемента без снижения прочности материалов и изделий. Вместе с тем поверхностно-активные добавки повышают водонепроницаемость и морозостойкость затвердевших бетонов, улучшают коррозионную стойкость материалов в конструкциях.

В цементы, растворы и бетоны вводят различные поверх- ностно-активные добавки. Важнейшие из них по определяющему эффекту действия на цементные системы можно условно разделить на три группы: гидрофилизирующие, гидрофобизирующие и воздухововлекающие.

Гидрофилизирующие добавки предотвращают на опреде-

ленный срок слипание отдельных цементных частиц между собой при затворении вяжущего водой. В этом случае пластифицирующие добавки повышают подвижность бетонной смеси, улучшают ее однородность и нерасслаиваемость, снижают расход цемента,

126

повышают прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Наиболее распространена сульфитно-дрожжевая бражка.

Гидрофобизирующие добавки повышают нерасслаивае-

мость, связность бетонной смеси, находящейся в покое. При действии внешних механических факторов (перемешивании, вибрировании, укладке) бетонная смесь с добавкой имеет повышенную пластичность. Это объясняется специфическим действием тончайших слоев поверхностно-активных веществ, распределенных в смеси. Кроме того, гидрофобизирующие добавки предохраняют цементы от быстрой потери активности при хранении и перевозке. К этим добавкам относят синтетические жирные кислоты и их кубовые остатки, кремнийорганические полимеры, окисленные петролатумы и т.д.

Воздухововлекающие добавки позволяют получать бетон-

ные растворные смеси с некоторым дополнительным количеством воздуха. Чтобы повысить пластичность бетонной смеси, увеличивают объем цементного теста. При вовлечении воздуха увеличивается объем теста без дополнительного введения цемента, вследствие чего удобоукладываемость повышается. Широко используют в настоящее время нейтрализованную воздухововлекающую добавку – смолу (СНВ), омыленный и древесный пек, ЦНИПС-1.

Пено- и газообразователи применяют для изготовления ячеистых бетонов. К ним относят клееканифольные, смолосапониновые, алюмосульфонатфеновые добавки. В качестве газообразователей чаще всего применяют алюминиевую пудру марок ПАК-3 и ПАК-4.

Комплексные добавки, чаще называемые гидрофобнопластифицирующими, состоят обычно из гидрофобизирующих и гидрофилизирующих поверхностно-активных веществ. Возможно также сочетание воздухововлекающих и гидрофилизирующих добавок. Комплексные добавки отличаются тем, что хорошо пластифицируют как жирные, так и тощие бетонные смеси, получаемые на цементах разного химико-минералогического состава и на различных заполнителях.

Влияние поверхностно-активных веществ на свойства свежеприготовленных смесей проявляется в улучшении смачивания частиц твердых фаз растворных смесей, их пластифицировании, а

127

также в уменьшении расхода цемента. Достигается это за счет уменьшения поверхностного натяжения воды, предотвращения образования цементных флокул, уменьшения удельного расхода воды и цемента.

Влияние добавок поверхностно-активных веществ на свойства отвердевших бетонов заключается в повышении прочности бетонов, уменьшении остаточной влажности бетонных изделий после пропаривания, уменьшении экзотермии (тепловыделения) цементов, повышении стойкости цементного камня, а следовательно, и долговечности строительных конструкций. Полезное действие поверхностно-активных добавок на отвердевшие материалы проявляется в уменьшении капиллярной всасываемости, водопоглощения и водопроницаемости, а также в повышении морозостойкости. Имеются также подтверждения долговечности эффекта гидрофобизации материалов. В старину добавляли к известковому тесту яйца (они содержат гидрофобизирующие добавки). Признаки гидрофобизации обнаружены в стенах Дмитриевского Собора (г. Владимир), построенного более 750 лет назад.

5.2.2 Требования к заполнителям

Заполнителями для получения бетона служат неорганические сыпучие материалы, которые в зависимости от предельной крупности, происхождения, средней плотности и характера предварительной обработки подразделяют:

– по крупности зерен: на песок (мелкий заполнитель) с крупностью зерен от 0,16 до 5 (3) мм; щебень или гравий (крупный заполнитель с крупностью зерен от 5 (3) до 150 мм. Щебень и гравий крупнее 70 (80) мм применяют только для массивных бетонных конструкций, песок – только для растворов;

– по происхождению: на природные, получаемые из рыхлых залеганий либо путем дробления горных пород, и искусственные, получаемые как отходы промышленности (доменные конвертерные, электросталеплавильные шлаки, шлаковая пемза) или специально изготовленные (керамзит, керамдор);

– по насыпной плотности заполнители подразделяют на тяжелые (более 1200 кг/м3) и легкие (менее 1200 кг/м3);

128

– по характеру предварительной обработки заполнители называют сортовыми (подвергавшимися рассеву, промывке, удалению отдельных фракций) и рядовыми – без предварительной обработки.

Для изготовления тяжелого бетона применяют в основном природные пески, которые в зависимости от условий образования подразделяют на горные, речные, морские, дюнные, барханные и дробленые, получаемые дроблением гранита, плотных известняков и других плотных пород.

Важнейшими показателями качества песка являются его зерновой состав и содержание различных примесей, отрицательно влияющих на прочность бетона (органические примеси, сульфаты, пылеватые и глинистые частицы).

Зерновой состав песка характеризуется процентным содержанием в нем зерен размерами 0,16; 0,28; 0,63; 1,25 и 5 мм. На сите с размером 5 мм песка должно оставаться не более 5% по весу, а через сито 0,16 мм песка должно пройти не более 10%. Для оценки зернового состава используют также модуль крупности - Мк. Модуль крупности песка равен сумме полных остатков на ситах с размером отверстий 2,5; 1,25; 0,63; 0,28; 0,16 мм, деленной на 100:

В зависимости от модуля крупности пески подразделяют на следующие группы:

–крупный песок Мк – более 2,5;

–средний песок Мк – 2,5 – 2,0;

–мелкий песок Мк – 2,0 – 1,5;

–очень мелкий песок Мк – менее 1,5.

Для бетона наиболее пригодны пески с модулем крупности

2,0 – 3,25.

К вредным примесям в песках относят слюду, сульфиты, глинистые, пылевидные и органические примеси.

Глинистые и пылевидные частицы обволакивают зерна и препятствуют сцеплению зерен песка с цементным камнем. Примеси пыли и глины в песке снижают прочность и морозостойкость бетона и требуют повышенного расхода цемента. Для обыкновенного бетона допускается глины и пыли в песке не более 3% в природном и 5% в искусственном. Если глины и пыли больше, то песок промывают.

129

Остатки растений, перегной и другие органические примеси сильно понижают прочность бетона. Содержание таких примесей определяют специальным колориметрическим методом исследования по цвету жидкости над песком, залитым 3% раствором едкого натра. Цвет жидкости должен быть не темнее цвета эталона (крепкого чая).

Слюда состоит из блестящих, легко расщепляемых и слабо сцепляющихся с цементным камнем пластинок, что понижает прочность бетона. Содержание слюды должно быть менее 0,5%.

Сульфаты, в частности гипс, вызывают коррозию цементного камня. Содержание сульфатов (в пересчете на SO3) до 1% не вызывает отрицательного воздействия на бетон.

Качество щебня и гравия как заполнителей для бетона оценивается теми же показателями, как и для песка. Кроме того, учитывается прочность и морозостойкость гравия и щебня.

Зерновой состав гравия и щебня определяется просеиванием пробы весом 10 кг через стандартный набор сит с размерами отверстий 5 (3),10, 20, 40 и 70 (80) мм и последующего взвешивания остатков на ситах. Затем вычисляют полные остатки на ситах и устанавливают наибольшую (Dнаиб.) и наименьшую крупность (Dнаим.). Наибольшая крупность зерен равна размеру отверстия того верхнего сита, на котором сумма полных остатков не превышает 5%, а наименьшая крупность – размеру отверстий первого (снизу) сита, через который проходит не более 5% просеиваемой навески.

Количество пыли и глины в щебне и гравии не должно превышать 1%. Марка щебня по прочности исходной горной породы должна быть, как правило, выше проектной марки бетона не менее чем в 2 раза. Во всех случаях щебень из изверженных горных пород должен иметь марку не ниже 800, из метаморфических пород – не ниже 600 и из осадочных карбонатных пород – не ниже 300. Значительно снижает прочность бетона наличие в щебне или гравии зерен слабых и выветрившихся пород; их содержание не должно превышать 10% по весу. Содержание пластинчатых и игловых зерен также уменьшает прочность бетона; их не должно содержаться более 15% по массе.

130