Добавки для бетонов и их эффективность

Добавками для бетона называются органические и неорганические вещества, природного или искусственного происхождения, вводимые в составы бетона при их изготовлении с целью регулирования технологических свойств бетонных смесей, повышения физико-химических свойств бетона, снижения расходов цемента в бетоне.

В зависимости от назначения добавки для бетонов можно разделить на виды:

- регулирующие технологические свойства смесей;

- повышающие прочность, коррозионную стойкость и морозостойкость бетона,

- снижающие водо- и газопроницаемость бетона;

- придающие бетонам и растворам специальные свойства (противоморозные (обеспечивающие твердение при отрицательных температурах); гидрофобизирующие и пр.).

Большая часть добавок, используемых для приготовления бетонов, обладает комплексным действием, одновременно влияя сразу на несколько показателей качества бетона и бетонных смесей.

Наиболее распространенными добавками для бетона, широко применяемыми в строительстве, начиная с 30-х годов прошлого столетия, являются добавки поверхностно-активных (ПАВ) химических веществ.

Пластифицирующие добавки - это добавки, повышающие подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси. Типичными представителями пластифицирующих добавок являются добавки на основе лигносульфонатов:

· СДБ – сульфатно-дрожжевая бражка

· ЛСТ – лигносульфонат технический

Механизм их действия связан в основном с их адсорбцией на поверхности цемента, что оказывает непосредственный смазывающий эффект. Применение пластифицирующих добавок позволяют сэкономить до 8-10 % цемента или уменьшить водосодержание бетонной смеси (В/Ц) и соответственно повысить прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Как правило, эти добавки легко растворимы в воде и могут вводиться в бетонные смеси в виде рабочих растворов через дозаторы. Обычные дозировки 0,2-0,3 % от массы цемента. В повышенных дозировках 0,4-0,6 % они используется для замедления сроков схватывания.

Воздухововлекающие добавки. Эти добавки обеспечивают равномерно-распределенное вовлечение мельчайших пузырьков воздуха и благодаря увеличению объема смазки повышают не только подвижность, но и связность и однородность смеси. Типичными представителями воздухововлекающих добавок являются:

СНВ – смола нейтрализованная воздухововлекающая;

СДО – смола древесная омыленная;

СВП – смола воздухововлекающая пековая и др.

Благодаря действию воздухововлекающих добавок смесь становится пригодной к длительным перевозкам, к транспортированию по трубам. Они могут быть применены при подводном бетонировании. Особенно целесообразно применение воздухововлекающих добавок в бетонах со сниженным расходом цемента 250-300 кг/м³. Обычные их дозировки 0,02-0,25 %. Однако повышенное содержание таких добавок снижают прочность бетона, поэтому определение их дозировки – предмет подбора состава для конкретных условий.

Имеются добавки, обеспечивающие получение дополнительных специальных свойств. Так для повышения морозостойкости применяется добавка ГКЖ-94.

В качестве противоморозных добавок применяются калийные и поваренные соли CaCl₂ и NaCl.

Имеются добавки, ускоряющие и замедляющие процесс схватывания смеси и твердения бетона

Для существенного повышения прочностных свойств применяют так называемые суперпластификаторы. Типичными представителями этих добавок являются С-3.

Суперпластификаторы обеспечивают снижение водопотребления на 20 % и более (обычные суперпластификаторы снижают В/Ц на 8 – 10 %), дают дополнительную возможность разжижать бетонную смесь, а при снижении В/Ц повышать прочность бетона и получать высокопрочный бетон. В то же время повышение прочности не ведет к повышению морозостойкости. Для обеспечения повышения морозостойкости целесообразно совместное применение добавок суперпластификаторов с добавками воздуховолекающего действия – то есть применять комплексные добавки.

В настоящее время комплексные добавки ПАВ являются самым мощным технологическим средством управления структурой и свойствами бетона, позволяющим получить бетоны с недостижимым ранее уровнем технических и технологических характеристик, а также бетоны с заданным комплексом свойств при наименьших расходах цемента.

Некоторые практические составы бетонов с применением добавок для конкретной плотины Бурейской ГЭС приведены в таблице 24.1.

Новоми комплексными добавками многофункционального действия является добавки ЦМИД-4 и ГПМ, особенно важные для получения морозостойких и литых бетонных смесей.

ЦМИД-4 представляет собой многокомпонентную комплексную добавку для бетона, включающую в себя комплекс микронаполнителей, химических и поверхностно активных компонентов – полифункционального, пластифицирующего воздухововлекающего действия. В бетонной смеси добавка позволяет:

- получить высокотехнологичные бетонные смеси различных марок и любой подвижности, а также широкий спектр самоуплотняющихся бетонных смесей повышенной подвижности, с ОК до 28см (П5)! без увеличения расхода цемента;

- снизить В/Ц на 20-25%;

- снизить расхода цемента в среднем на 100 кг на м бетонной смеси;

- обеспечить связность и нерасслаиваемость бетонной смеси, что особенно важно при бетонировании высоко пластичным самоуплотняющимися бетонными смесями;

- производить укладку бетона без виброуплотнения;

- обеспечивать свободную перекачиваеммость и повышенную удоукладываемость бетононасосом.

Подобные же результаты дает применение добавки ГПМ.

Для бетонов в гидротехнических сооружениях возводимых в северной климатической зоне наиболее важными требованиями являются обеспечение долговечности и надежной эксплуатации в суровых климатических условиях. Требование повышенной долговечности в этих условиях в первую очередь определяется высокой морозостойкостью бетона на уровне марки F400-800, обеспечение которой достигается при достаточно высоком расходе цемента. В то же время температурная трещинностойкость бетона определяется температурой его разогрева при твердении и требует наоборот низкого расхода цемента.

Таким образом, имеется два противоположных требования – повышение расхода цемента для обеспечения высокой морозостойкости и снижения его для обеспечения трещиностойкости. При появлении добавок нового поколения, решение этой сложной задачи значительно упростилось, так как эти новые добавки позволяют обеспечить требуемые характеристики бетона и одновременно существенно снизить расход цемента.

Применение новых добавок позволяет кроме того регулировать процессы теплового поведения бетона и тем самым влияют на обеспечение термической трещиностойкости бетонной кладки как в период строительства, так и эксплуатации

В производственных условиях на строительстве Бурейской ГЭС применялись добавки как ЦМИД-4, так и ГПМ. Первая? не смотря на вышеприведенные системные, положительные, лабораторные и опытные работы не нашла широкого применения в производственной технологии Бурейской ГЭС по ряду производственных причин. Вторая добавка ГПМ также комплексного действия, легко одаптировалась с существующей технологией и дала повышенные показатели качества бетона аналогично добавке ЦМИД-4. С применением данной добавки на строительстве Бурейской ГЭС выполнена конструкция водосливной грани плотины в объеме бетона 65 000 куб.м бетона с обеспечением проектных показателей качества бетона B3090W1290F40060

Таблица 25.1

Временные базовые составы бетонов для Бурейской ГЭС

№ п/п	Проектный класс (марка бетона)	№ сос-тава	D , мм	ОК, см	в/ц	«r»	g т/м	Расход материалов на 1 м бетона, кг	Добавка в % от массы цемента	Примечание
Ц	В	П	Гравий фракций, мм
5-20	20-40	40-80	ЛСТ	СДО
	В15 F200			3-5	0,55	0,32	2,43							0,3	0,1	Наружная зона плотины выше уровня воды
	В15 W6 F400			6-8	0,36	0,26	2,38						-	0,3	0,1	Наружная зона плотины переменного горизонта воды
	В15 W8			2-4	0,68	0,32	2,42							0,3	-	Подводная часть и внутренняя сторона плотины и здания ГЭС
	В10 вибрир.			2-4	0,92	0,34	2,45							0,3	-	Внутренняя сторона плотины из вибрир. бетона
	В10 (ОЖБС)			Ж=30с	0,88	0,35	2,40							0,3	-	Внутренняя зона плотины и укат. бетона