Rubber-way.ru

Рубер Вэй
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое присадка цемента

Что такое присадка цемента

Существующие добавки можно разделить на следующие группы:
1) пластификаторы,
2) ускорители и катализаторы,
3) водоотталкивающие вещества,
4) регуляторы расширения,
5) пуццолановые вещества,
6) замедлители.

Каждая из этих групп может быть в свою очередь разбита на подгруппы, которые имеют свои специфические особенности.

Например, пластификаторы включают в себя: а) диспергирующие (пептизирующие) добавки, в) смачивающие и воздуховов-лекающие добавки, в) уплотнители и г) другие материалы, как, например, некоторые виды летучей золы, диатомиты, известь. Однако следует иметь в виду, что не все пластификаторы обладают свойством уменьшать водопотребность бетона (например, диатомиты и известь).

О различии между диспергацией и смачиванием и о значении диспергирующих добавок для технологии портландцемента и бетона было сообщено впервые в 1936 г. Первыми такими добавками, получившими практическое применение, были соли лиг-носульфоновой и нафтасульфоновой кислот.

Следует отметить, что первоначально исследовательская работа в этой области была недостаточно глубокой, и многие гипотезы, предложенные в то время, оказались впоследствии ошибочными. Например, считалось, что снимки, приведенные на рис. 36, характеризуют действие диспергирующей добавки на портландцементное тесто. Между тем добавка фактически действовала лишь на разбавленную водную суспензию, а не на цементное тесто нормальной густоты. Этот вид дисперсии был описан Пауэрсом под названием «стихийной дисперсии», которая не имеет ничего общего с тем, что действительно происходит в портланднементном растворе или бетоне.

Сомнительно, чтобы дисперсию в растворах или бетонах можно было разглядеть даже при помощи самого сильного микроскопа. При микроскопическом исследовании частицы должны казаться слитными даже в присутствии диспергирующей (пепти-зирующей) добавки.

Большинство моющих или мыльных веществ являются одновременно воздухововлекающими и диспергирующими добавками. Но бывают и исключения. Например, триэтаноламин, который вводится для ускорения твердения портландцементного бетона, не вовлекает воздуха. Однако он является эффективной смачивающей добавкой в косметической промышленности. Не все смачивающие добавки способствуют понижению водопотребности бетона, зато все воздухововлекающие добавки, как и диспергирующие, значительно понижают содержание воды.

Смазочное масло, которое не является ни диспергирующей, ни смачивающей и ни моющей добавкой, обладает способностью воздухововлечения. Вовлеченный при введении этой добавки воздух повышает долговечность бетона. Между тем имеются такие воздухововлекающие добавки, которые вовлекают нормальное количество воздуха, но не повышают долговечности бетона.

Следует отметить, что воздухововлекающие добавки не обладают аддитивными свойствами в отношении вовлечения воздуха. Например, смазочное масло само по себе, введенное при помоле портландцемента, вызывает вовлечение воздуха. Но если ввести эту добавку вместе с другой воздухововлекающей добавкой, например смолой винсол, то вовлечение воздуха может оказаться меньшим, чем при применении одной лишь смолы. Вместе с тем установлено, что одновременное введение в бетонную смесь двух воздухововлекающих добавок — дарекс и винсол — приводит к увеличению содержания воздуха. Так как воздухововлекающие добавки играют большую роль в технологии цемента и бетона, они будут подробно рассмотрены ниже.

«Уплотняющие» добавки

Как уже говорилось, введение воздухововлекающих и диспергирующих добавок понижает водопотребноеть бетона. Такое же действие в отношении снижения водопотребности оказывает и еще одно вещество, содержащееся в патентованной добавке «пластимент». Эта добавка, увеличивающая подвижность бетона, изготовляется из химических соединений, принадлежащих к группе винной, лимонной, сахарной и тетраоксиадипиновой кислот. Пластимент не только понижает водопотребноеть, но и замедляет схватывание. Благодаря пониженной водопотребности бетона с этой добавкой он приобретает более высокую прочность. Следует указать, что пластимент — это уплотняющая, а не воздухововлекающая добавка.

Другие пластификаторы

Пластифицирующие добавки, которые рассматривались до сих пор, понижают водопотребноеть растворов и бетонов. Но, как уже указывалось, это свойство присуще не всем пластифи-кагорам. Например, одним из старейших пластификаторов является известь, которая уже давно применяется для повышения пластичности цементных растворов и бетонов. Она, как известно, может повысить водопотребность. Другим примером служит диатомит, который улучшает пластичность и сцепление бетона, но обычно требует дополнительного количества воды для получения нормальной консистенции.

В последнее время широкую популярность приобрела добавка летучей золы. Это — мельчайшие частицы пылевидной золы, которые уносятся отходящими газами котельных устройств и улавливаются электрическими или механическими пылеуловителями. Как правило, частицы летучей золы имеют шаровидную форму и могут повысить текучесть бетона, если они содержат немного угля (меньше 6%). Несомненно, шаровидные частицы действуют на смесь как многочисленные шарикоподшипники подобно пузырькам вовлеченного воздуха. Но некоторые виды золы с высоким содержанием угля вызывают увеличение водопотребности.

Кстати, следует указать, что при добавке летучей золы к бетонной смеси обычно приходится увеличивать количество вводимой воздухововлекающей добавки, чтобы получить желаемое количество воздуха. Хорошая летучая зола является гидравлической добавкой.

Имеются и другие пластификаторы, но мы не будем останавливаться на их рассмотрении. Наша задача состояла в том, чтобы рассказать лишь о наиболее распространенных пластифицирующих добавках.

Ускорители и катализаторы

Старейшим и испытанным ускорителем твердения портланд-цементного бетона является хлористый кальций. Ускорителем называется добавка, введение которой в бетон приводит к быстрому росту прочности в раннем возрасте. Она участвует в химической реакции между цементом и водой, соединяясь с продуктами гидратации. При введении хлористого кальция прочность большинства портландцементных бетонов возрастает в сроки твердения до 7 суток и даже позже. Действие хлористого кальция зависит от состава цемента. Обычно рекомендуется вводить хлористый кальций в количестве 1—2% от веса цемента. Но в ряде случаев даже добавка 0,2% значительно повышает прочность в раннем возрасте (до 7 суток).

Разумное применение хлористого кальция дает хорошие результаты и в тех случаях, когда бетон укладывают при температуре 5°С и даже более низких — ниже точки замерзания. Это объясняется тем, что присутствие хлористого кальция понижает точку замерзания бетона. Кроме того, при ускорении реакции между цементом и водой затворения происходит более быстрое выделение тепла, которое предупреждает замерзание и помогает дальнейшей гидратации цемента.

Раньше все опыты с хлористым кальцием проводились лишь с целью выяснить его влияние на прочность, особенно в раннем возрасте. В феврале 1952 г. Шидлер представил Американскому институту бетона доклад о влиянии хлористого кальция на другие свойства цемента и бетона. Результаты работы Шидлера показывают, что хлористый кальций не устраняет вредной реакции между щелочами цемента и активным кремнеземом заполнителей, а также не повышает сульфатостойкости бетона. Наоборот, по данным Шидлера, хлористый кальций даже несколько ухудшает эти свойства бетона. Но так как реакция щелочи — заполнители и сульфатная агрессия встречаются далеко не всюду и ограничены определенными географическими пределами, ценность хлористого кальция как ускорителя твердения большинства портландцементных бетонов остается несомненной.

Читайте так же:
Устройство цементной стяжки прайс

Катализатором называется химическое вещество, которое ускоряет химические реакции, однако само при этом не изменяется и остается в несвязанном виде.

Наиболее распространенным катализатором для портландцементного бетона является триэтаноламин, который по-разному влияет на цементы различного состава. Очевидно, он более эффективно действует на высокоалюминатный цемент. Добавка триэтаноламина, как правило, повышает прочность портландцементного бетона в раннем возрасте, но в меньшей степени, чем хлористый кальций. Вместе с тем повышение прочности в раннем возрасте, достигнутое в результате добавки триэтаноламина, обычно сохраняется и в последующие сроки твердения.

Триэтаноламин является составной частью добавки ТДА, которая представляет собой смесь триэтаноламина и очень чистых растворимых солей кальция модифицированной лигносуль-фоновой кислоты.

Несомненно, что в дальнейшем будут найдены и другие катализаторы, введение которых в малых количествах позволит улучшить свойства портландцементного бетона.

Водоотталкивающие добавки

Водоотталкивающие добавки, введенные в мельницу при помоле, придают ему гидрофобные свойства. Примером таких добавок могут служить жиры и металлические соли стеаратов. Водоотталкивающие добавки чаще применяются при производстве кладочного цемента, чем при изготовлении бетона. Они могут представлять интерес для бетонщика лишь с точки зрения воздухововлечения, но в цементной технологии они могут принести пользу, потому что небольшая добавка водоотталкивающего вещества значительно повышает способность цемента к длительному хранению.

Гидрофобные свойства сухого цементного порошка не гарантируют водонепроницаемости затвердевшего раствора или бетона. Однако при применении этого цемента часто наблюдается временное улучшение водонепроницаемости под низким давлением. Обычно водоотталкивающие добавки являются и воздух «вовлекающими.

Расширяющие добавки

Из этой группы мы берем лишь те добавки, которые вызывают расширение бетона в процессе схватывания и раннего твердения. Обычно они вводятся в бетон с водой затворвния, но могут применяться и для совместного помола с цементом. Наиболее известны такие расширяющие добавки, как алюминиевый порошок и железные опилки.

При введении в бетонную смесь порошкообразного металлического алюминия внутри бетонного массива выделяется водород. Скорость его выделения зависит от количества введенной добавки, тонкости ее помола и состава цемента, особенно содержания в нем щелочей. Выделение водорода происходит в результате реакции между алюминием и щелочами в водном растворе.

Довольно большие количества алюминиевого порошка добавлялись одно время при изготовлении легкого бетона (пенобетона). Количество выделяющегося при этом газа определялось опытным путем на смеси из цемента, заполнителей и алюминиевого порошка. Таким образом, предварительно устанавливалась степень расширения пластичной бетонной смеси, обеспечивающая заданный объем затвердевшего бетона. Аналогичным материалом, изготовление которого основано на том же принципе, является аэрокрет.

В противоположность указанному способу, при котором в бетон вводится сравнительно большое количество алюминиевого порошка, Карлсон [20] провел в Массачусетском технологическом институте ряд опытов по применению малых добавок этого вещества. На основе своих исследований Карлсон пришел к следующим выводам:

Морозостойкость бетона с добавкой хлористого кальция может быть увеличена путем введения достаточного количества тонкомолотого алюминия, который вызывает уменьшение веса бетона на много процентов; если алюминий вводится в мельницу при помоле цемента, то добавка должна составлять 0,02%, а если он просто примешивается к бетону, то 0,014%.

Добавка тонкомолотого алюминия к бетонной смеси в количестве от 0,005 до 0,014% значительно улучшает сцепление бетона с арматурой.

При добавке от 0,005 до 0,014% алюминиевого порошка повышается прочность бетона на изгиб; прочность на сжатие понижается.

Добавка алюминиевого порошка понижает прочность на сжатие всех бетонных смесей, кроме жестких.

Оптимальная прочность достигается при добавке 0,007% алюминиевого порошка (от веса цемента). Для получения оптимальной морозостойкости бетона с добавкой хлористого кальция необходимо ввести в 2—4 раза больше алюминиевого порошка.

Железные опилки применяются в качестве добавки к цементному раствору для заливки фундаментов тяжелого оборудования. После схватывания раствора происходит его небольшое расширение, вызываемое окислением железа. Оно оказывается достаточным для того, чтобы компенсировать естественную усадку, свойственную цементному раствору.

Замедлители

Наиболее известным и применяемым замедлителем является сульфат кальция или гипс, который широко используется в цементном производстве. Он добавляется при помоле цемента для замедления схватывания и предупреждения мгновенного схватывания. Однако в некоторых исключительных случаях этот универсальный замедлитель перестает оказывать свое действие. Например, клинкер, выпускаемый на заводе фирмы Перманент в Калифорнии, имел бы чрезвычайно большие сроки схватывания, если бы не добавка гипса. В этом случае гипс служит как ускоритель, а не как замедлитель схватывания цемента; без гипса цемент не имел бы нормальных сроков схватывания, отвечающих требованиям стандартов АСТМ или Федерального .правительства.

Действие замедлителя на портландцементный бетон зависит от химико-минералогического состава цемента. Одним из наиболее изученных замедлителей является сахар. Известно, что сахар, добавленный к портландцементному бетону в избыточных количествах, может задержать на неопределенное время его схватывание и тем самым замедлить строительство. В то же время добавка сахара в небольших количествах позволяет получить удовлетворительное замедление схватывания без всяких вредных последствий для дальнейшего роста прочности. Большинство замедлителей вызывает снижение прочности g раннем возрасте, что является естественным результатом замедленной гидратации. Но это снижение прочности в раннем возрасте не распространяется на последующие сроки твердения. Наоборот, как показал опыт, небольшая добавка сахара может вызвать существенное повышение прочности бетона в поздние сроки твердения.

Упоминавшийся выше пластимент также является замедлителем. Это относится и к различным диспергирующим добавкам. Но все они значительно понижают водо-цементное отношение, что частично компенсирует некоторую потерю прочности в связи с эффектом замедления гидратации. В более поздние сроки твердения может быть даже достигнуто существенное повышение прочности.

Помимо упомянутых выше веществ, замедлителями являются сульфат меди, соединения бора и казеин.

Читайте так же:
Цемент с яйцом пропорции

Пуццолановые вещества

Пуццолановые вещества все шире применяются как добавки к бетону. Они ослабляют вредное действие реакции между щелочами цемента и активным кремнеземом заполнителей.

Виды добавок для бетона

Бетон — строительная смесь, обеспечивающая долговечность, надежность, стойкость готовой конструкции к воздействиям любой природы. Растущие требования к стройматериалам стали причиной возникновения необходимости улучшать их свойства. Специальные добавки для бетона улучшают характеристики раствора и товарного бетона, ускоряют темпы строительства, сокращают расходы материалов и энергоресурсов. Вопрос, какие существуют категории добавок, подробно раскрыт ниже.

Для чего применяются?

Применение химических добавок — простой, доступный и эффективный способ улучшения качества бетонных растворов. Их применение сегодня важно, как и основных компонентов. Добавки для бетона предназначены для:

  • достижения высоких эксплуатационных качеств цементного камня;
  • ускорения или замедления твердения;
  • улучшения водонепроницаемости;
  • повышения стойкости к температурным перепадам и морозам;
  • исключения необходимости дозированной подачи раствора;
  • получения бетона с заданными характеристиками.

Их количества для той или иной смеси подбираются в экспериментальных условиях по технологии скайтрейд.

Виды добавок для бетона

Существует два типа добавок к бетону: жидкие, порошковые. Преимущественно они влияют на конкретные свойства свежего раствора — удобоукладываемость, начало затвердевания. Добавки в бетон нужно вносить либо в воду затворения, либо в готовую смесь.

Существует отдельный вид специфичных присадок — воздухововлекающие, пенообразующие. Например, добавка в бетон кальматрон д. Этот тип модификаторов отличается комплексным действием. Его добавляют для улучшения нескольких параметров одновременно. Добавка для бетона существенно снижает затраты, позволяет избежать несовместимости нескольких отдельных присадок.

Ускорители и замедлители твердения также важны. Популярны присадки для бетона этой категории такие, как хлорид кальция, сульфат натрия, нитраты кальция и натрия. К многокомпонентным составам относятся: нитрит-нитрат кальция, нитрит-нитрат-хлорид кальция. Ниже представлена видовая классификация добавок.

Модификаторы

Комплексный протеиновый модификатор «Биотех».

Модифицирующие соединения — категория веществ, улучшающая прочность, долговечность, стойкость к низким температурам. Они снижают проницаемость бетона. Работать с модифицированным продуктом удобнее, так как улучшается ее подвижность. Раствор ложится равномерно, заполняя все щели и углубления.

Модификаторы классифицируются по назначению получаемого бетона. Например, существуют добавки в бетон, предназначенные для сооружения колодцев, бассейнов. Другой тип присадок применяется при строительстве фасадов или формировании стяжки полов. Такой регулятор, улучшающий эксплуатационные качества строительной массы, снижает ее влагопроницаемость.

Пластификаторы

Эта группа наиболее востребованная. Существует четыре категории пластификаторов:

  1. Сильные.
  2. Слабые.
  3. Средние.
  4. Новейшие суперпластификаторы.

В добавках последней категории включены вещества для комплексного решения поставленных задач, повышающие несколько характеристик цементной массы. В зависимости от схемы воздействия на бетоны и химии процесса, пластификаторы бывают:

  1. Увеличивающие подвижность при неизменном количестве воды.
  2. Сокращающие расход цемента до 10% без изменения подвижности.
  3. Увеличивающие прочность при постоянной подвижности.

Добавкам свойственны такие преимущества, как:

  • экономия расходного материала;
  • улучшение подвижности песко-цемента;
  • рост надежности на 20-25%;
  • производство удобоукладываемой массы;
  • возможность заливки тонкостенных или густоармированных конструкций;
  • уплотнение цементного состава;
  • улучшение морозостойкости и трещиноустойчивости;
  • экономия энергоресурсов благодаря сокращению времени получения цементной массы.

Недостаток пластификаторов — ускорение скорости твердения. Поэтому рекомендуется дополнительная химия для бетона, ускоряющая этот процесс. Полученные бетоны широко применяются в сооружениях, где нужны идеально ровные полы и стены.

Антиморозная

Добавки для бетонов и строительных растворов необходимы для снижения точки замерзания воды, которая включена в их состав. Химия, повышающая антиморозные характеристики этих продуктов, облегчает процесс кладки раствора, ускоряет процесс набора бетоном крепости в холодное время года. Эти показатели позволяют экономить расходные материалы, продлевать срок службы готового изделия. Цементы получают морозостойкие свойства. Нитрит натрия — наиболее популярное присадочное вещество. Предлагаются и другие воздухововлекающие компоненты.

Регуляторы подвижности

Эти специфичные присадки, добавляемые с целью сохранить пластичность раствора в неблагоприятных условиях, активно применяются жарким летом. Бетонные регуляторы также пригодны при транспортировках строительного раствора длительное время. Регуляторы улучшают удобство растворов при кладке стяжки пола.

Добавки в бетон для набора прочности

Одним из видов присадок комплексного действия являются ускорители набора крепости или бетонные упрочнители. Они наделены качествами как суперпластификаторов, так и ускорителей твердения. В их состав включены органические и неорганические соединения без щелочей. Ускорители имеют широкую область использования в строительстве, промышленности, дорожной и транспортной сфере при получении товарного продукта или области, где нужны торкрет бетоны.

Химические присадки

Существует несколько целевых категорий хим добавок, примешиваемых в раствор для бетонирования. Классификация производится по оказываемому ими эффекту.

  1. Бетонные модификаторы подвижности и пластичности смеси.
  2. Вещества для снижения влагоиспарения из раствора.
  3. Гидроизоляционные присадки.
  4. Бетонные стабилизаторы процесса расслаивания песко-цементной массы.
  5. Отвердители.
  6. Замедлители схватываемости.
  7. Противоморозные присадки.
  8. Пенно- и газообразователи.
  9. Защитные соединения.
  10. Воздухововлекающие соединения.
  11. Бетонные присадки, улучшающие стойкость к коррозии, воздействию живой органики (плесени, грибков). .

Хим вещества могут влиять на несколько свойств, но проявляться будет только одно. Принцип действия присадок подобен действию ПАВ и могут образовывать материал с пространственной структурой. К этой категории относятся присадки на основе нитрит соединений. Такая химия очень опасна, поэтому работать с ней нужно осторожно, руководствуясь инструкциями скайтрейд.

Антикоррозийные

Модифицирующая продукция придает стойкости бетону при воздействии пресной воды-фильтра, агрессивной жидкости, вызывающем коррозию материала. Эти добавки к бетону решают несколько задач:

  • предотвращают растворение составляющих готового камня;
  • препятствуют вымыванию продуктов реакции бетона и воды;
  • защищают поверхность от кристаллических труднорастворимых образований, приводящих к разрушению камня.

Во время действия антикоррозийных хим веществ осуществляется полное или частичное связывание свободной гидроокиси кальция в бетоне. Добавку примешивают с целью повышения плотности и влагонепроницаемости камня, уменьшения объема пор в его структуре. За счет этого цементы наделяются гидрофобностью.

NitCaL — специально разработанный нитрат для ускорения набора крепости, трещиностойкости, производства качественного монолита и ЖБИ, предотвращения коррозийных процессов арматуры в бетонах.

Присадки для самоуплотняющихся смесей

Специфичный тип присадок применяется при заливке тонкостенных конструкций. К этой категории можно отнести некоторые новые суперпластификаторы, улучшающие подвижность строительной массы и надежность, плотность с водонепроницаемостью готового продукта. Бетонные регуляторы позволяют уменьшить расход цемента без потери качества получаемой конструкции. Химические модификаторы этого типа подымают сортность смеси и скорость набора крепости на начальной стадии твердения.

Читайте так же:
Цементная стяжка машинным способом

Комплексные присадки для тонкостенных и густоармированных изделий значительно упрощают процесс выбора необходимых компонентов и определения их совмещаемости. Стабилизирующие суперпластификаторы призваны решить несколько задач путем добавления только одного вещества. Их цель — получение максимального эффекта от взаимодействия с компонентами смеси.

Примеры производителей

На отечественном рынке представлен широкий выбор продуктов российских торговых марок, таких как «Полипласт», Суперпласт, «Технотест», МетаПро, Coral, Мастер. Химия от зарубежных производителей не наделена требуемой способностью к повышению прочности бетона, используемого в отечественной строительной индустрии. Производство концерна BASF позволяет получить продукты, интересные для отечественного рынка.

Вывод

Широкий ассортимент модифицирующей химии позволяет выбрать тот продукт, который будет максимально соответствовать требованиям каждого конкретного случая, повысить эффективность песко-цементного состава, продлить эксплуатацию готового изделия. Однако при работе с цементными добавками важно в точности соблюдать рекомендации и инструкции по используемым пропорциям, указанным специалистами скайтрейд. Желаемый эффект не будет достигнут, если допустить диспропорцию или нарушить последовательность приготовления.

В любом случае количество всех добавок, используемых для одного объема, не должно превышать 1,5—3% массы цемента. Несмотря на свой положительный эффект, применение модификаторов не исключает важности соблюдения точной технологии приготовления, смешения до однородности, кладки и выдержки строительной массы.

Минеральные добавки

Минеральные добавки, получаемые из природного или техногенного сырья, представляют собой порошки и отличаются от химических модификаторов тем, что они не растворяются в воде, являясь тонкодисперсной составляющей твердой фазы бетона или раствора.

Тонкомолотые минеральные добавки, в зависимости от их состава, химической активности и преобладающего механизма действия, подразделяются на следующие группы:

  • неактивные — добавки-наполнители, играющие только микронаполняющую роль;
  • активные, обладающие самостоятельной или скрытой гидравлической активностью или пуццоланическим действием (добавки-наполнители или добавки-заменители части цемента);
  • пластифицирующие — высокодисперсные минеральные вещества, способные при смешивании с водой образовывать коллоидный клей и физически связывать большое количество воды.

Неактивные (инертные) минеральные добавки-наполнители — это тонкомолотые или тонкодисперсные вещества естественного происхождения или отходы промышленности, состоящие из кристаллического кремнезема, глинозема и других веществ, не обладающих скрытой гидравлической активностью.

Механизм действия таких добавок основан на увеличении удельной поверхности составляющих компонентов цементного теста и, в связи с этим, объема прочно удерживаемой адсорбционной воды (при условии, что их дисперсность будет соизмерима с размерами зерен цемента). Это обусловливает получение необходимого количества цементного теста, обеспечивающего образование достаточной толщины обмазки на поверхности зерен заполнителя и. благодаря этому — получение заданной удобоукладываемости смеси.

К неактивным добавкам-наполнителям естественного происхождения относятся тонкодисперсные материалы и тонкомолотые (до тонкости помола цемента) вещества:

  • глинистые грунты (тяжелая глина, суглинки, супесь) —горная обломочная порода, связанная глинистой связкой;
  • лёссы — богатые известью бурые и светло-желтые рыхлые отложения известково-песчаной глины;
  • маршалит — естественная кварцевая пудра, образовавшаяся в результате выветривания кварцсодержащих горных пород и состоящая, в основном, из мельчайших зерен кристаллического кварца;
  • глинистые, песчаные, кремнистые и доломитизированные известняки — осадочные горные породы, состоящие из обломков раковин и панцирей различных микроорганизмов, из мелких кристаллических зерен известкового шпата (кальцита) и частично органита;
  • пески — рыхлая смесь зерен крупностью 0. 5 мм, образовавшихся в результате выветривания твердых горных пород и состоящих в основном из кристаллического кварца;
  • песчаники — осадочная горная порода, состоящая из сцементированных зерен кристаллического кварца;
  • известняки-ракушечники — крупнопористая осадочная горная порода, образовавшаяся из сцементированных известковых раковин.

Неактивные минеральные добавки-наполнители — отходы промышленного производства:

  • колошниковая пыль — пылевидные частицы железосодержащей руды, улавливаемые скрубберами из отходящих доменных газов и состоящие из оксидов Fe3O3, SiO2, Al2O3;
  • молотая горелая порода — тонкодисперсный материал, являющийся отходом угледобычи и состоящий в основном из оксидов Fe3O3, SiO2, Al2O3, СаО, MgO и других.

Минеральные добавки-наполнители, получаемые из вышеперечисленных сырьевых материалов, должны соответствовать следующим техническим требованиям:

  • тонкость помола (дисперсность) — не менее 3500 см2/г удельной поверхности или не более 15 % по массе остатка на сите № 008;
  • добавки должны быть однородными и постоянными по вещественному составу и не содержать примеси, снижающие прочность бетона и его коррозионную стойкость;
  • содержание органических веществ не должно превышать такого количества, при котором цвет раствора при колориметрической пробе получается не темнее цвета эталона (по ГОСТ 8735).

В общем случае требуемое количество неактивных минеральных добавок в смеси с клинкерным цементом определяется в зависимости от марки цемента из расчета, что замена добавкой 1 % массы цемента приводит к получению композитного (смешанного) вяжущего с активностью меньшей на 1 %, чем без добавочного цемента.

Таким образом, технический эффект введения добавок-наполнителей связан с возможностью «разбавления» цемента до уровня, обеспечивающего получение оптимального соотношения между активностью цемента и прочностью (маркой) бетона или раствора и, как следствие, экономии цемента.

Активные минеральные добавки-наполнители — это вещества естественного происхождения или промышленные отходы, находящиеся в тонкодисперсном состоянии или измельченные до тонкости помола цемента и состоящие в основном из аморфного кремнезема (SiO2 более 50 %), обладающие гидравлической* активностью или пуццоланическим** действием.

* Гидравлическая активность — способность добавки связывать СаО или известь, выделяющуюся при твердении цемента, с образованием труднорастворимых новообразований.

** Пуццоланическая активность — способность добавки связывать известь в низкоосновные гидросиликаты кальция.

В качестве сырья для получения активных минеральных добавок-наполнителей используются горные породы осадочного и вулканического происхождения, а также некоторые виды промышленных отходов:

  • горные породы осадочного происхожденния — диатомит, трепел, трепеловидная опока, кремнеземистая опоковидная порода. Указанные разновидности диатомитовой породы при одинаковом химическом составе отличаются лишь своей дисперсностью;
  • горные породы вулканического происхождения — вулканический пепел, вулканические туфы и пемзы, витроф, трасс, перлит необожженный. Все указанные породы, за исключением вулканического пепла, имеют камневидную структуру, поэтому требуют помола до оптимальной дисперсности;
  • промышленные отходы — золы и шлаки ТЭС (зола-уноса, золо-шлаки), зола горючих сланцев, гранулированные доменные шлаки, отвальные доменные шлаки, фосфорные шлаки — отходы электротермического производства фосфора, содержащие в своем составе СаО и SiO2 в сумме до 95 %, нефелиновый шлам — отход глиноземного производства, содержащий до 80 % минерала белита, частично гидратированного, ситроф, красный бокситовый шлам — отходы алюминиевого производства, микрокремнезем (ультрадисперсные отходы ферросплавного производства — пыль газоочистки производства ферросилиция, кристаллического кремния, силикомарганца, ферросиликохрома) .
Читайте так же:
Цемент сантехника что это такое

Механизм действия гидравлически активных добавок в основном. обусловлен их химическим взаимодействием с известью, образующейся в результате гидролиза С3S при гидратации цемента. При этом, в основном, образуются низкоосновные гидросиликаты кальция типа C-S-H (B), гидроалюминаты и гидроферриты кальция, которые увеличивая гелевую составляющую цементного камня, улучшают прочностные и деформативные свойства бетона.

Пуццоланический эффект действия тонкодисперсных добавок в бетонах проявляется в химическом взаимодействии активного кремнезема с известью по схеме:

  • SiO2 + Ca(OH)2 + n(H2O) -> (B) CaO • SiO2 • H2O.

Наряду с этим, поскольку дисперсность частиц добавки соизмерима с размерами зерен цемента, наблюдается пластифицирующий эффект, проявление которого повышается с увеличением (до оптимального) количества вводимой добавки. Образование гидросиликатов кальция обеспечивает повышение плотности и прочности цементного камня и, соответственно, бетона и раствора за счет вовлечения активной части добавки в формирующуюся структуру цементного камня.

Вместе с этим, уменьшение свободной гидроокиси кальция в структуре цементного камня способствует повышению коррозионной стойкости бетона к коррозии 1-го вида — выщелачиванию и коррозии II -го вида — химической коррозии, так как исключает образование легкорастворимых гидроксидов магния, натрия и других.

Таким образом, введение химически активных минеральных добавок- наполнителей способствует не только сокращению расхода цемента, но и повышению коррозионной стойкости бетона, что свидетельствует о технической и экономической эффективности использования добавок в бетонах и растворах.

Активные минеральные добавки-заменители части цемента — это тонкомолотые минеральные вещества, состоящие из низкоосновных силикатов, алюминатов и ферритов кальция, аморфного кремнезема и других веществ, которые обладают достаточно заметной (самостоятельной) гидравлической и пудцоланической активностью, особенно при твердении бетона в автоклавах или пропарочных камерах.

Механизм действия таких добавок обусловлен процессами гидратационного твердения, как заменителя части цемента, и к тому же, учитывая, что зерновой состав добавок близок к дисперсности цемента, пластифицирующим эффектом. Таким образом, целью применения таких добавок является придание бетонной и растворной смеси требуемой подвижности и замена ими части клинкерного цемента, не приводящая к снижению прочности бетона или раствора.

К добавкам-заменителям части клинкерного цемента можно отнести тонкоизмельченные кремнеземистую опоковидную породу, доменные гранулированные шлаки, доменную муку, золу-уноса и гранулированные шлаки ТЭС.

Технические требования, которым должны удовлетворять такие добавки, аналогичны сырьевым материалам, из которых производятся активные минеральные добавки:

  • высокая дисперсность — удельная поверхность — 2000. 5000 см2/г, размер зерен — менее 0,1 мм;
  • аморфная, стеклообразная и частично кристаллизованная структура;
  • обеспечение получения устойчивых в процессе эксплуатации новообразований.

Минеральные добавки для бетонов и растворов считаются активными, если они обеспечивают конец схватывания теста, приготовленного на основе добавки и извести-пушонки, не позднее 7 суток после затворения водой и водостойкость образцов из этого же теста не позднее 3-х суток после конца его схватывания. Кроме того, в добавках получаемых из кремнеземистых пород, введены ограничения по содержанию ангидрида серной кислоты (SO3 должно быть не более 3 % по массе), а в кремнеземистой опоковидной породе должно быть SiO2 не менее 75 %, Al2O3 не менее 5 %, SO3 не более 0,3 %, выгорающих частиц не более 7 % и растворимого глинозема не более 2 % по массе.

Химический состав доменных отвальных и гранулированных шлаков, а также доменной муки должны соответствовать ГОСТ 3476.

К добавкам, полученным из золы ТЭС, предъявляются требования по содержанию сульфатов, выгорающих частиц несгоревшего угля, которые регламентируются нормативными документами.

Принципиальное отличие активных добавок от неактивных состоит в том, что для снижения активности цемента до требуемого значения их можно вводить в значительно большем количестве.

Минеральные пластифицирующие добавки — это высокодисперсные минеральные вещества, которые вводят в бетонные и растворные смеси низкомарочных бетонов и растворов с целью обеспечения требуемой удобоукладываемости и водоудерживающей способности смеси при минимальном расходе клинкерного материала.

Механизм действия таких добавок — высокий пластифицирующий эффект — обусловлен их высокой дисперсностью, благодаря чему при смешивании с водой они образуют коллоидный клей и физически связывают большое количество воды.

К минеральным пластифицирующим добавкам естественного происхождения относятся:

  • умеренно-пластичные и бентонитовые глины, известковое тесто, способные образовывать при затворении водой тонкодисперсное тесто;
  • тонкомолотые кремнеземистые горные породы, которые при смешивании с водой способны образовывать тонкодисперсное тесто.

Минеральными пластификаторами отходами промышленности являются следующие продукты:

  • минеральные остатки дистиллерной жидкости ДЖ — отходы содового производства, представляющие собой сметанообразную тонкодисперсную массу, состоящую из мела, гидроксида кальция, хлористого кальция, сернокислого кальция, углекислого магния, хлористого натрия, окиси кремния и других веществ;
  • шламы химводоочистки ТЭЦ — смеси частиц коллоидно-молекулярного и ионного размера, образованные в результате выпадения осадка из раствора.

Качество минеральных пластифицирующих добавок регламентируется специальными техническими условиями и государственными стандартами по тонкости помола добавок, дисперсности и подвижности теста (для тестообразных добавок).

Ускорители и замедлители твердения

Некоторые свойства цемента можно изменить, если применить соответствующие добавки, что позволит уменьшить использование специальных цементов. Промышленность выпускает большое число таких веществ. Их влияние на свойства цемента указывается фирмами-изготовителями, однако конкретное действие каждой добавки должно быть тщательно проверено перед ее непосредственным применением. В этой книге будут рассмотрены только два основных и хорошо проверенных типа добавок: одного ускорителя и одной группы замедлителей. Ускоряющее или замедляющее воздействие относится к росту прочности, но не к схватыванию цемента.

Хлористый кальций

Введение хлористого кальция в состав бетонной смеси повышает интенсивность нарастания прочности, и этот ускоритель применяют при необходимости бетонирования при пониженных температурах (в районах с температурой от —11 до —7° С) или при срочном ремонте.

Хлористый кальций повышает скорость тепловыделения смеси в течение первых нескольких часов: по-видимому, он является катализатором реакции гидратации C3S и C2S. Гидратация С3А при введении хлористого кальция в некоторой степени замедлена, однако нормальный процесс гидратации цемента не нарушается. Хлористый кальций может быть добавлен к быстротвердеющему и обычному портландцементу. Чем выше скорость твердения самого цемента, тем раньше проявляется действие ускорителя. Однако хлористый кальций нельзя использовать с глиноземистым цементом. Быстротвердеющий портландцемент в результате добавки СаСЬ может достичь прочности 70 кгс/см2 в возрасте 1 суток, в то время как обычный портландцемент может достичь этой прочности только на 3—7-е сутки. К 28-суточному возрасту прочность быстротвердеющего цемента с добавкой и без добавки СаС12 практически одна и та же, но обычный портландцемент с добавкой СаС1г обладает большей прочностью, чем без добавки.

Читайте так же:
Продаю цемент с доставкой

Результаты исследований, проведенных Хикки на цементах различных типов, приведены на рис. 2.12. Полагают, что на величину длительной прочности бетона добавка СаС12 не влияет. Хлористый кальций обычно сильнее способствует повышению прочности в ранние сроки жирных смесей с низким водоцементным отношением, чем тощих смесей.

Количество СаСЬ, вводимое в состав смеси, следует тщательно контролировать. При вычислении требуемого количества можно считать, что добавка 1% веса цемента (СаСЬ) оказывает на скорость твердения такое же воздействие, как повышение температуры на 6°. Добавка хлористого кальция в количестве 1—2% является обычно достаточной. Хлористый кальций ускоряет схватывание, и чрезмерное количество СаСЬ может вызвать мгновенное схватывание. Ниже приведены данные, показывающие влияние СаСЬ на сроки схватывания. Добавка СаС12, ускоряя схватывание, полезна при ремонтных работах, например когда течь воды должна быть быстро остановлена.

Важно, чтобы хлористый кальций был равномерно распределен в смеси, лучше всего это достигается путем растворения добавки в воде затворения перед ее введением в бетоносмеситель. Целесообразно предварительно готовить концентрированный раствор

В тех случаях, когда существует опасность снижения долговечности бетона в результате внешнего воздействия, добавка хлористого кальция не рекомендуется. Например, стойкость цемента к сульфатной агрессии снижается в результате добавки СаСЬ, особенно у тощих смесей. Если заполнитель является реакционноспособным, имеется повышенный риск возникновения реакции щелочи с заполнителем. Однако когда эта реакция эффективно контролируется применением низкощелочного цемента и введением активных минеральных добавок, влияние СаСЬ очень мало. Еще одно отрицательное влияние добавки СаСЬ заключается в том, что она увеличивает усадку примерно на 10% и, возможно, увеличивает также ползучесть. Хотя добавка СаСЬ снижает опасное воздействие мороза в течение первых нескольких дней после укладки бетона, морозостойкость бетона с воздухововлекающими добавками в более позднем возрасте ухудшается, что подтверждается данными, приведенными на рис. 2.13. С другой стороны, выявлено, что СаСЬ повышает стойкость бетона к эрозии и истиранию, причем эта стойкость сохраняется в любом возрасте.

Возможность коррозии арматурной стали в результате добавки в бетон хлористого кальция пока недостаточно изучена, однако Бюро США по рекламации — крупный потребитель бетона — считает, что пока нет доказательств, что применение хлористого кальция в надлежащем количестве отрицательно влияет на коррозию арматуры К В более пористом бетоне, полученном с использованием высокого водоцементного отношения, некоторая коррозия арматуры наблюдается в раннем возрасте, однако она не прогрессирует. Выявлено, что применение хлористого’кальция ведет к коррозии предварительно напряженной проволоки, поэтому его не следует применять при производстве предварительно напряженного железобетона. То же самое относится к пропариванию, так как имеется серьезная опасность сильной коррозии арматуры. Однако, когда подвергают пропариванию неармированный бетон, СаС12 повышает прочность бетона и позволяет использовать повышенную скорость подъема температуры для сокращения сроков твердения.

Влияние хлористого натрия менее интенсивно, чем хлористого кальция. К тому же влияние NaCl менее устойчиво, также отмечаются снижение теплоты гидратации и сбросы прочности к 7-суточному и более позднему возрасту. Поэтому применение NaCl нежелательно.

Замедлители

Замедление схватывания цементного теста может быть достигнуто введением в смесь специальных веществ — замедлителей. Они также, как правило, замедляют твердение теста, хотя некоторые соли могут ускорять схватывание и в то же время снижать интенсивность роста прочности.

Применение замедлителей целесообразно при бетонировании в жарких условиях, когда в результате воздействия повышенной температуры нормальные сроки схватывания сокращаются. Замедленное твердение, вызываемое замедлителями, может быть использовано для получения архитектурной отделки бетонных элементов. Для этого замедлитель наносят на внутреннюю поверхность стенок формы, что способствует замедлению твердения прилегающего к стенкам слоя цемента. После распалубки форм пограничный слой бетона вычищают, при этом бетонная поверхность приобретает текстуру заполнителя.

Замедляющее воздействие оказывают сахар, производные углеводов, растворимые цинковые соли, растворимые соли борной кислоты и др. На практике наиболее часто применяют те замедлители, которые являются одновременно и пластифицирующими добавками. Применяя замедлители, необходимо уделять особое внимание их правильной дозировке, так как в противном случае они могут препятствовать схватыванию и твердению бетона. Известны случаи получения, казалось бы, необъяснимого снижения прочности бетона, когда для перевозки проб заполнителей в лабораторию были использованы мешки из-под сахара или когда для транспортирования свежеприготовленной бетонной смеси были использованы мешки из-под черной патоки.

Выявлено, что при добавке к цементу сахара в количестве лишь 0,05% веса цемента прочность бетона в суточном возрасте снижается до нуля и в 3-суточном возрасте-—до 50% прочности того же бетона без добавки сахара. Однако результаты различных исследований являются весьма противоречивыми. Например, сообщалось, что аналогичное количество сахара повышает 3-суточную прочность на 10%, а прочность в более позднем возрасте — на 20%. Тем не менее из-за замедленного схватывания интенсивность роста прочности в первые трое суток была пониженной. Возможное объяснение этих противоречий может заключаться в том, что замедленное схватывание способствует образованию более плотного геля и, следовательно, получению повышенной конечной прочности. Из-за этих противоречивых данных сахар обычно не применяют в качестве замедлителей. Несомненно, что весьма желательно предварительно при практическом применении определить действие конкретного замедлителя на пробных замесах, приготовленных на том цементе, который будет использован в строительстве.

Практическое применение сахара возможно для предупреждения схватывания цемента, например в тех случаях, когда вышедшие из строя бетоносмеситель или шламбассейн нельзя быстро освободить. Однако избыток сахара может дать и противоположный эффект. Несмотря на невысокую прочность, быстросхватывающийся цемент с трудом удаляется из емкостей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector