Главная / Статьи / Добавки к бетону

Добавки к бетону

С самого начала изобретения цемента предлагались различные добавки к бетону, начиная от химикалиев и кончая всевозможными отходами. Некоторые из добавок, например хлористый кальций, при определенных обстоятельствах приносят существенную пользу. Однако прежде чем решить, какую использовать добавку, необходимо убедиться, что ее применение, повышая некоторые качества бетона, не сказывается неблагоприятно на других его качествах и что расходы по хранению и дозированию дополнительного материала меньше, чем стоимость того количества цемента, которое экономится применением данной добавки. Некоторые добавки часто вызывают повышенное растрескивание бетона в результате того, что увеличивают коэффициент усадки (на практике часто не обращают внимания на это). Поэтому перед добавлением в бетон того или иного вещества необходимо путем испытаний проверить влияние его на основные свойства бетона.

Эффект от применения добавок, якобы улучшающих водонепроницаемость бетонов, является сомнительным. Даже в том случае, если эти вещества действительно улучшают водонепроницаемость бетона, они совершенно не препятствуют проникновению воды через трещины, швы и т. п., которые на практике являются наиболее уязвимыми для проникновения воды. Хороший бетон практически водонепроницаем сам по себе, без всяких добавок.

Хлористый кальций

Вероятно, наиболее важной из добавок является хлористый кальций, который широко применяется при работе в холодное время для увеличения скорости нарастания прочности бетона. Хлористый кальций обычно добавляется в количестве, равном 2% от веса цемента. При такой его концентрации увеличивается прочность бетона, особенно в раннем возрасте, и несколько сокращается срок схватывания. Недостатком применения хлористого кальция является увеличение усадки бетона. По данным Ньюмена (Newman) , усадка увеличивается на 40% для бетона состава 1:2:4 с водоцементным отношением 0,60 на обычном портландцементе при добавлении 2% хлористого кальция. Дальнейшее увеличение содержания хлористого кальция уже не дает заметного улучшения прочности бетона и может слишком сократить сроки схватывания бетона и увеличить его усадку

Эффективность применения хлористого кальция различна для разных цементов и даже для разных партий одного и того же цемента, поэтому степень увеличения прочности бетона, достигаемая в результате добавления хлористого кальция, не может быть точно определена.

Часто утверждают, что хлористый кальций увеличивает опасность коррозии стальной арматуры, однако эта точка зрения не нашла достаточных подтверждений. Незначительная начальная коррозия стальной арматуры действительно отмечалась, однако при позднейших исследованиях было обнаружено, что коррозия не прогрессировала с возрастом и арматура в общем оставалась чистой.

Хлористый алюминий оказывает такое же действие, как и хлористый кальций, но в более сильной степени. Он часто применяется для получения бетона, твердеющего в течение нескольких минут, необходимого, например, в условиях фильтрации воды под давлением.

Тонкомолотые и гидравлические добавки

Часто в бетон для улучшения его удобоукладываемости и других свойств добавляются различные материалы в тонко размолотом виде. Некоторые из этих добавок действуют как простые наполнители, другие, например гидравлические добавки, реагируют с цементом.

Известь. В прошлом гашеная известь широко применялась в качестве добавки к бетону, так как считалось, что она, улучшает удобоукладываемость и водонепроницаемость бетона. Однако в настоящее время ценность применения извести вызывает сомнение. Во всяком случае, добавка извести не имеет никаких преимуществ по сравнению с применением более жирной бетонной смеси.

Инертные наполнители. Эффективность применения инертных наполнителей (диатомовой земли, бентонита, каолина и каменной муки) вызывает сомнение. Они улучшают удобоукладываемость бетонной смеси и связность ее частиц, однако требуют увеличения водоцементного отношения, что приводит к снижению прочности бетона.

Эти материалы увеличивают также усадку бетона при высыхании, и в этом отношении они мало отличаются от ила и каменной пыли, которые тщательно отсортировываются при подготовке заполнителей.

Гидравлические добавки

Гидравлическими или пуццолановыми добавками являются материалы, которые реагируют с известью, освобождающейся в процессе гидролиза цемента, и тем самым увеличивают долговечность бетона; они также увеличивают сопротивляемость бетона агрессии сульфатов, болотных вод и т. д. Тем не менее Калле сообщает о разрушении пуццоланового цемента в Гавре. Гидравлические добавки применяются как дополнение к цементу или для частичной его замены (до 40%). Основным их недостатком является то, что они снижают скорость твердения бетона. По имеющимся данным, предел прочности бетона при замене до 20% клинкерного цемента гидравлическими добавками меняется незначительно.

Молотый доменный шлак

Шлакопортландцемент выпускается уже много лет. Существует также новый метод использования доменных шлаков, известный под названием метода Триффа: обычный портландцемент и доменный шлак подаются на строительную площадку отдельно, а затем совместно перемалываются непосредственно перед приготовлением бетонной смеси. Указывается, что при этом методе доля шлака может составлять до 60%. Следует предполагать, что результаты этого метода аналогичны применению шлакопортландцемента. Вследствие необходимости осуществлять на месте работ совместный помол цемента и шлака данный метод может применяться только на крупных стройках.

Зола

Зола получается при сжигании пылевидного угля, поэтому основным ее поставщиком являются тепловые электростанции. В золе может содержаться некоторое количество несгоревшего угля, которое в случае применения золы в качестве добавки к бетону не должно превышать 8%. Содержание несгоревшего угля в золе из одного источника может время от времени меняться, достигая максимального значения во время неэффективной работы топок сразу же после пуска или когда котлы работают с неполной нагрузкой. Поэтому, для того чтобы избежать попадания в бетон золы с повышенным содержанием несгоревшего угля, необходимо производить частые ее анализы. Свойства золы из различных источников также могут меняться, поэтому в каждом случае анализы совершенно необходимы.

В общем, зола в бетоне действует так же, как и гидравлические добавки, т. е. замедляет сроки схватывания и твердения, но конечная прочность бетона может быть не ниже прочности бетона на одном цементе. Это справедливо, если золой заменено не более 20% цемента.

Делались предложения заменять золой часть песка в бетонной смеси. Испытания показали, что замена до 20% песка золой приводит к улучшению удобо-укладываемости жестких бетонных смесей, однако не таких, в которых содержится достаточное количество мелкого заполнителя. Одновременно достигается некоторое повышение прочности, если удобоукладываемость поддерживается на постоянном уровне.

Ввиду недостаточности собранных сведений нельзя судить о влиянии золы на долговечность бетона. В пределах пропорций золы в бетоне, указанных выше, его усадка не изменяется.

Гидрофобные добавки

Промышленность выпускает большое число гидрофобных добавок, назначение которых — предотвратить проникновение дождевой воды в бетон. От проникновения воды под давлением эти добавки не защищают.

Гидрофобным материалом, вызывающим скатывание воды с поверхности бетона, обычно является нерастворимое мыло или растительные и минеральные масла. Постоянное просачивание дождевой воды со временем уменьшает эффективность этих добавок.

Смачивающие и диспергирующие вещества

Существует ряд веществ, добавление которых к бетону в очень небольшом количестве улучшает его удобоукладываемость. Влияние этих веществ связано с их воздействием на поверхностное натяжение, однако в некоторых случаях влияние добавок может быть следствием незначительного захвата воздуха (воздухововлечения).

Смачивающие и диспергирующие вещества несколько уменьшают прочность бетона.

Воздухововлечение

Воздухововлекающие добавки к бетону нашли широкое применение в США, где считается, что они обеспечивают лучшую удобоукладываемость бетона без необходимости увеличения вэ-доцементного отношения и значительно повышают его долговечность, в частности, морозостойкость. Однако вовлечение воздуха связано со снижением прочности бетона. Американский институт бетона (American Concrete Institute) в своей инструкции 613—54 допускает при введении воздухововлекающих добавок снижение прочности бетона на величину до 20%. Например,, для обычного бетона с водоцементным отношением 0,54 в возрасте 28 дней вероятная прочность составляет 280 кг/см2, тогда как для такого же бетона с воздухововле-кающими добавками эта прочность снижается до 225 кг/см2.

Такое снижение прочности бетона равносильно увеличению общего содержания воздуха на 3—4%. Оно будет получено, если увеличить водоцементное отношение на 0,07—0,08. С другой стороны, и степень удобо-укладываемости бетона увеличивается приблизительно на величину, равноценную указанному изменению водоцементного отношения. Преимущества воздухововлекающих добавок заключаются в основном в том, что они позволяют получить лучшую удобо-укладываемость бетона при более низком водоцементном отношении, чем это было бы возможно в других условиях. Таким образом, уменьшается опасность разрушения бетона под действием попеременного замораживания и оттаивания.

Считается также, что воздухововлекающие добавки уменьшают способность бетонной смеси к водоотделению при уплотнении. Так как водоотделение приводит к образованию тонких, пустот под частицами крупного заполнителя, по которым впоследствии может просачиваться вода, то уменьшение способности бетонной смеси к водоотделению способствует увеличению-водонепроницаемости и долговечности бетона.

Воздухововлекающие добавки могут применяться только при условии хорошего лабораторного контроля на строительной площадке, так как количество захваченного воздуха может сильно меняться с изменением гранулометрического состава песка, при ошибках в составе бетонной смеси, при изменениях ее удобо-укладываемости и температуры.

Оставьте комментарий