Модифицирующие добавки для бетона
К бетонам зачастую предъявляют высокие требования. В первую очередь это касается конструкций, которые выполняют несущую функцию или эксплуатируются в агрессивных средах. В таких случаях не обойтись без специальных добавок, которые способны регулировать свойства готового материала.
Добавки, которые влияют на характеристики бетона, называются модифицирующими. Они относятся к самой обширной группе – по эффекту действия. В общих чертах классификация прописана в ГОСТ 24211-2008. В этой же статье мы остановимся только на модифицирующих веществах.
Если вам интересно, какие еще бывают добавки, рекомендуем ознакомиться с нашими следующими статьями:
А мы переходим к описанию модифицирующих.
Итак, к регулирующим свойства бетона добавкам относят:
- Упрочняющие
- Уплотняющие
- Поризующие
- Ингибиторы коррозии
- Расширяющие
Рассмотрим каждую разновидность подробнее.
Упрочняющие добавки
Марочная прочность бетона определяет сферу его применения. Ее можно назвать одной из самых важных характеристик материала.
Наибольшее влияние на нее оказывают:
- Химический состав цементного камня
- Плотность бетона
- Количество воды затворения в смеси
Для повышения марки используют добавки, которые влияют на одно или несколько из этих свойств. Вы можете ознакомиться с ними в следующей таблице.
Добавки… | |
повышающие прочность бетонов | снижающие прочность бетонов |
Пластификаторы
Уплотняющие (кольматирующие) Расширяющие Ускорители твердения |
Поризующие
Гидрофобизирующие Замедлители твердения |
Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:
Обо всех этих присадках вы можете прочитать в нашей статье Виды добавок для бетона.
Можно выделить следующие дополнительные эффекты упрочняющих добавок:
- Снижение проницаемости
- Повышение коррозионной стойкости
- Снижение усадки
- Снижение ползучести
Отметим также, что при применении тех или иных присадок важно учитывать, как они будут сказываться на прочности бетона. Их негативный эффект можно нивелировать сочетанием с другими добавками. Так, например, при изготовлении пористых бетонов в их состав вводят пластификаторы и/или ускорители твердения.
Читайте также наши статьи по теме:
Уплотняющие (кольматирующие) добавки
Любой бетон имеет пористость – то есть множество небольших пустот, заполненных воздухом. Она варьируется в пределах от 5-7% в тяжелом бетоне до 80-90% в ячеистом.
Пористость материала влияет на его:
- Прочность
- Водонепроницаемость
- Химическую стойкость
Наличие пор – особенно открытых, выходящих на поверхность – делает материал уязвимым к воздействию воды, кислот, щелочей, солей и других химических агрессивных веществ. Поэтому бетоны, которые рассчитаны на эксплуатацию в агрессивных средах, часто изготавливают с применением кольматирующих добавок. Последние способны увеличить марки бетона по водонепроницаемости на 2 марки и больше, а также снизить коэффициент диффузии в 10 и более раз.
Уплотняющие присадки бывают двух видов:
- Минеральные
Это порошки, которые получают путем помола доменных и топливных шлаков, трепела, опоки и других материалов, обладающих гидравлической активностью. В бетоне они выполняют двойную функцию. С одной стороны, они заполняют самые мельчайшие поры и капилляры сечением меньше 1 мкм. С другой, они реагируют с соединениями цемента, придавая ему дополнительную прочность. - Водорастворимые
Это химические присадки, которые выпускают в форме смол, эмульсий и гранул. При добавлении в бетон они интенсифицируют гидратацию цемента и увеличивают объем гелеобразных масс, которые закупоривают поры и капилляры в толще материала. К этой группе относятся такие добавки как полиаминная и алифатическая эпоксидная смола, битумная эмульсия, сульфаты аммония, алюминия и железа, хлорид железа и другие.
Такие добавки используют в работах с повышенными требованиями к материалам: например, при возведении гидротехнических объектов, обустройстве канализаций, строительстве химических лабораторий и цехов.
Возможные дополнительные эффекты, которые могут оказывать уплотняющие (кольматирующие) добавки:
- Изменение подвижности смеси
- Повышение коррозионной стойкости
- Повышение морозостойкости
- Снижение коррозионной нагрузки на арматуру
Читайте также наши статьи по теме:
Поризующие добавки
Не всегда уместно использовать бетон максимальной плотности. Иногда, наоборот, нужно получить материал с повышенным содержанием воздуха.
Пористость важна при изготовлении бетона:
- Конструкционно-теплоизоляционного и теплоизоляционного
Воздух, в отличие от твердых материалов, очень плохо проводит тепло. Поэтому образование пустот в бетонном камне снижает его теплопроводность. - Морозостойкого
Вода при замерзании расширяется. Происходит это так стремительно, что резко возросшее внутреннее давление может в прямом смысле разорвать материал. Небольшие пузырьки воздуха в бетоне играют роль резервуаров, в которые вытесняются излишки влаги. Это позволяет снизить нагрузку на него.
Таким образом, поризующие добавки имеют двойную сферу применения. Их используют как для понижения теплопроводности, так и для повышения морозостойкости.
Для этого используют:
- Алюминиевую пудру или пасту
- Соли, получаемые из древесной смолы
- Синтетические моющие вещества
- Соли лигносульфоновых кислот
- Соли нефтяных кислот
- Соли, получаемые из протеинов
- Соли органических сульфокислот
У воздухововлекающих и газообразующих добавок есть серьезный побочный эффект. Дело в том, что при увеличении пористости бетона снижается его прочность. Это очень заметно на примере ячеистых бетонов, в которых содержание воздуха может достигать 80%. Такие материалы относятся к малопрочным.
Кроме того, такие добавки способны:
- Увеличить подвижность бетонной смеси
- Снизить расслаиваемость смеси
- Повысить коррозионную стойкость
- Увеличить проницаемость
- Увеличить водопоглощение
Читайте также наши статьи по теме:
Ингибиторы и пассиваторы коррозии
Бетон отлично переносит физические нагрузки, но вот с химическими дела у него обстоят не так хорошо. Материал уязвим к воздействию сульфатов, кислот, солей и микроорганизмов.
Различают такие виды коррозии в бетонном камне:
- Сульфатная
Она характерна для конструкций, которые регулярно подвергаются воздействию морских, пресных или грунтовых вод с высоким содержанием сульфатов. Эти соли вступают в реакции с цементом и образуют водонерастворимые кристаллы в порах бетона. С течением времени они разрастаются и «разрывают» камень изнутри. - Выщелачивающая
Этот вид коррозии протекает при воздействии мягких (то есть имеющих низкое содержание солей) вод. Они постепенно вымывают из бетона водорастворимые соединения – в первую очередь гидроксид кальция (известь). - Углекислая
Она характерна для конструкций, которые эксплуатируются в водах с высоким содержанием углекислого газа. Он реагирует с известью, образуя сначала малорастворимый карбонат кальция, а затем – растворимый гидрокарбонат. Получившееся вещество легко вымывается водой. - Биологическая
Как и любой материал, бетон разрушается под воздействием бактерий, грибков, мхов и лишайников. Биокоррозия актуальна для конструкций на агропромышленных предприятиях, где условия для развития вредных микроорганизмов наиболее благоприятны. - Коррозия арматуры
Стальная арматура при контакте с водой покрывается ржавчиной. Из-за этого бетон отслаивается от арматуры, начинает трескаться и откалываться.
Эту проблему и решают добавки, направленные на повышение коррозионной стойкости.
Они делятся на две группы:
- Прямого действия
Присадки, которые непосредственно вступают в реакции с агрессивными веществами, нейтрализуя их, либо увеличивают химическую стойкость самого бетона. - Косвенного действия
Это такие добавки, которые дают повышение стойкости в качестве побочного эффекта. Как правило, они направлены на увеличение плотности и водонепроницаемости бетона. К этой группе относятся пластифицирующие, комальтирующие, воздухововлекающие и гидрофобизирующие добавки.
Примеры антикоррозийных добавок прямого действия приведены в следующей таблице.
Тип коррозии | Пример добавки | Механизм действия | Возможные дополнительные эффекты |
Сульфатная | Карбонат бария | Химический – нейтрализация действия агрессивных реагентов | Изменение свойств бетонных смесей и бетонов |
Выщелачивающая
Углекислая Сульфатная |
|
||
Биологическая |
|
Биоцидный – уничтожение вредных бактерий и грибков |
|
Коррозия арматуры |
|
Пассивация коррозии – образование на поверхности арматуры защитных оксидных пленок |
|
|
Ингибирование коррозии – образование абсорбционных пленок на поверхности арматуры |
Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:
Больше узнать о том, какие типы коррозии бетона существуют и в каких условиях они проявляются, вы можете в статье Коррозийная стойкость бетона.
Читайте также наши статьи по теме:
Расширяющие добавки
Как известно, бетон при затвердении дает усадку – то есть уменьшается в объеме.
На то есть две главных причины:
- Во-первых, испарение свободной воды, которая не вступила в реакцию с цементом
- Во-вторых – химические реакции в самом цементном камне
На первый взгляд усадка совсем незначительна – обычно не больше 3%. Но в реальности такая потеря объема может привести к серьезным последствиям, если ее заранее не учесть. Конструкции из малопрочных бетонов вообще могут пойти трещинами еще до начала эксплуатации.
Для борьбы с этой проблемой применяют расширяющие добавки.
С их помощью изготавливают:
- Безусадочный бетон (цемент)
Специальные добавки в таком материале компенсируют деформации усадки, за счет чего он практически не изменяется в объеме после заливки. - Напрягающий бетон (цемент)
Такая разновидность бетона в процессе твердения не усаживается, а наоборот – расширяется. Ее используют для производства предварительно напряженного железобетона.
К расширяющим добавкам относятся:
- Алюминатную или сульфатоалюминатную добавку РД-Н
- Расширяющий сульфоалюминатный модификатор РСАМ
Возможные дополнительные эффекты от использования этих присадок:
- Ускорение схватывания
- Увеличение скорости тепловыделения
- Снижение проницаемости
- Повышение прочности
- Повышение коррозионной стойкости
- Повышение морозостойкости
- Повышение трещиностойкости
Расширяющие добавки чаще всего применяют в строительстве объектов, подвергающихся очень высоким нагрузкам: мостов, инженерных сооружений, железобетонных труб и тому подобных. В частном строительстве проблему усадки обычно решают более простыми методами – например, нарезкой деформационных швов.
Читайте также наши статьи по теме:
Подведем итог.
Модифицирующие добавки способны повлиять на свойства бетона, изменить его технические характеристики. Без них практически не обходится ответственное строительство. Ведь при возведении многоэтажных домов, инженерных конструкций и сооружений к бетону предъявляются особые требования.
Рекомендуем также ознакомиться с нашими следующими статьями по теме: