Добавки в бетон: виды и практическое применение
При использовании в строительных бетонных смесях основная цель добавок — изменения свойств бетона в пластичном состоянии в целях адаптации к меняющимся условиям окружающей среды и, следовательно, повышения качества конечной конструкции.
Строители на протяжении долгих лет сталкиваются с проблемами, возникающими вследствие неправильного применения, плохого рассеивания добавок в смеси и отсутствия контроля на участке, но это никак не связано с положительными качествами добавок в целом.
Содержание:
Засыпание пластифицирующих добавок прямо в автобетономешалку или добавление только в одну партию бетонной смеси приносит неприятности. Зачастую производственный процесс на заводе хорошо организован и тщательно контролируется, подводит только плохое смешивание в автобетономешалках. Это может быть вызвано износом лопастей, недостатком энергии для смешивания вследствие слишком медленного или недостаточно длительного вращения барабана, или тем, что до участка слишком близко и на смешивание отводится мало времени. Во избежание этих проблем процедуру смешивания следует выполнять на заводе и повторно проверять осадку конуса бетонной смеси перед отправкой на участок. Если контролировать эти процессы, то вероятность выпуска плохо смешанной партии существенно снижается. Если автобетономешалка не обеспечивает надлежащего смешивания, ее необходимо немедленно остановить и не использовать для дальнейших поставок на участок.
Если обеспечить надлежащее смешивание, пластифицирующие добавки могут оказаться полезными в летний период или там, где иначе понадобилось бы очень высокое содержание цемента для сохранения водоцементного отношения в установленных пределах. Но для dry-shake покрытий дозировка должна быть не настолько высокой, чтобы забирать выступающую воду, необходимую для гидратации верхней части покрытия. Кроме того, небезопасно использовать пластифицирующие добавки, если плита открыта: верхняя часть может высохнуть раньше основания и в большей степени, чем нормально твердеющая смесь, и возможно, выступание воды будет недостаточным для того, чтобы компенсировать быстрое испарение. Также не следует использовать пластифицирующие добавки, если подстилающий грунт особенно холодный, или если нет полиэтиленовой пленки и подстилающий грунт очень сухой или с неравномерным содержанием влаги.
В некоторых регионах страны трудно получить бетонную смесь для подачи насосом, которая не отличалась бы высокой степенью выступания воды. Применение пластифицирующих добавок, особенно там, где недоступна летучая зола, помогает контролировать это выступание (наряду с другими характеристиками смеси) в жаркую погоду. В редких случаях более низкое содержание цемента, которое обычно связано с использованием пластифицирующих добавок, может привести к недостатку мелких частиц, необходимых для отделки плиты.
Ни в коем случае не следует использовать пластифицирующие добавки зимой, если в состав смеси входит летучая зола или гранулированный доменный шлак. Эти материалы вообще не следует использовать зимой в бетонных смесях, сочетание их с пластифицирующими добавками в холодную погоду почти наверняка вызовет проблемы с отделкой и ненужное увеличение затрат. Прибавьте к этому близкое расстояние от бетонного завода до участка или нагретую воду и неприятности вам обеспечены.
Не следует применять замедлители в бетонных смесях в зимнее время. Практика включения их в состав смеси (чтобы дать возможность рабочим раньше уйти домой и закончить отделку на следующее утро) должна быть запрещена всеми спецификациями.
При меньшем объеме работ суперпластификаторы способствуют снижению трудозатрат и производственных издержек (например, устранив необходимость в виброрейках). Некоторые суперпластификаторы по химическому составу близки к пластифицирующим добавкам и требуют такого же внимания — есть риск плохого смешивания или передозировки. Но этот недостаток не столь серьезен и возможна передозировка в размере до 100% без каких-либо неблагоприятных воздействий на бетон, кроме трудностей при транспортировке. Суперпластификаторы также позволяют намного снизить содержание воды. Но при больших объемах работ часто требуется бетон повышенной удобообрабатываемости (осадка конуса — 100мм и более), которой можно достичь с помощью суперпластификаторов без увеличения содержания воды сверх, скажем, 75мм осадки конуса бетонной смеси.
Обычно суперпластификаторы добавляются на участке. Это не только повышает контроль со стороны технических специалистов подрядчика, но и дает возможность полностью загружать автобетономешалки. Проверяя осадку конуса на участке с помощью специальных измерительных приборов перед введением добавок, можно получить бетон с одинаковыми характеристиками твердения. Это позволяет шире использовать оборудование для отделки и обеспечивает более ровные полы, но настоящий суперпластификатор определяет степень контроля, допустимого этой процедурой: ясно, что если он ускоряет или замедляет твердение, неразумно было бы осуществлять на участке слишком значительную корректировку для соответствия условиям окружающей среды. Ввиду этого, следует разрешить добавлять небольшое количество воды для регулирования удобообрабатываемости перед дозировкой. Это можно учесть при составлении бетонной смеси, обеспечивая на заводе среднюю или менее чем половинную удобообрабатываемость от указанной в спецификациях и допуская окончательную корректировку перед тем, как добавлять на участке суперпластификатор. Ясно, что необходимо установить предельное количество воды, добавляемой на участке, но дополнительные 5 литров воды несут гораздо меньший риск, чем неравномерное затвердевание бетона.
Для страховки в жаркую погоду разумно использовать добавку, которую без риска можно добавить повторно после того, как эффект от первой дозы исчезнет. Это поможет сгладить влияние возможных задержек по дороге с завода на участок. Если нужно улучшить другие свойства бетона, разумнее использовать отдельную добавку, совместимую с суперпластификатором, которая добавляется на заводе для достижения желаемого результата. Затем на участке можно добавить суперпластификатор, чтобы обеспечить кратковременную удобообрабатываемость, необходимую для укладки бетона.
Применение бетонов с противоморозными добавками осуществляется при возведении монолитных бетонных и железобетонных сооружений, монолитных частей сборно-монолитных конструкций, замоноличивании стыков сборных конструкций, при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций в условиях полигона при установившейся среднесуточной температуре наружного воздуха и грунта не ниже 5 °С и минимальной суточной температуре ниже 0 °С.
В настоящее время наиболее эффективными и проверенными в производственных условиях противоморозными добавками являются добавки-электролиты: поташ П, НН1, ХК, НК, ННК, ННХК, их комплексы НК+ХН, НК+М, ННХК+М и другие.
Все перечисленные добавки одновременно являются и добавками-ускорителями схватывания и твердения бетонов и растворов, однако их концентрация в «холодных» бетонах значительно (в 2…3 раза) превышает ту, которая необходима для ускорения процессов твердения бетонов при температуре выше 0 °С.
Добавки для облегчения отделки уже некоторое время используются в США и других странах и сейчас появляются в России. В отличие от мономолекулярных пленок и поверхностных замедлителей, которые пока не получили широкого признания в России, эти добавки вводятся в бетонную смесь на заводе. Это обеспечивает определенные преимущества, но многие из правил относительно смешивания и учета климатических условий по-прежнему действуют.
При больших объемах работ на участке всегда должен находиться опытный специалист для контроля за доставкой бетона. Плохо смешанные партии следует забраковывать. Специалист должен информировать рабочих, выполняющих отделку, обо всех эффектах добавок.
Генеральные подрядчики, покупая бетон, должны учитывать трудности, которые могут возникнуть в результате использования неподходящей смеси, а не заказывать бетон, исходя исключительно из самой низкой цены. Например, использование смеси с некоторыми пластифицирующими добавками зимой может привести к повышению затрат на освещение и обогрев, не говоря уже о стоимости исправления каких-либо дефектов. Тогда как применение другой смеси с содержанием определенных добавок, которая стоит чуть дороже, способствует сокращению расходов в целом и облегчает отделку. Инженерам необходимо знать обо всех трудностях, с которыми могут столкнуться подрядчики, стараясь следовать строгим спецификациям, и следует быть более гибкими, разрешая использование добавок. Наконец, производители добавок должны предоставлять более подробную информацию о недостатках своей продукции и о специфическом применении в бетонных смесях, особенно в отношении ускорителей твердения.
Строители на протяжении долгих лет сталкиваются с проблемами, возникающими вследствие неправильного применения, плохого рассеивания добавок в смеси и отсутствия контроля на участке, но это никак не связано с положительными качествами добавок в целом.
Содержание:
- Пластифицирующие добавки
- Замедлители твердения
- Ускорители твердения
- Суперпластификаторы
- Добавки для морозостойкости
К сожалению, эти противоречивые эффекты являются причиной основных проблем бетонного строительства, и до недавнего времени производители добавок серьезно не брались за решение этих проблем.
Пластифицирующие добавки
Пластифицирующие добавки используются в бетоне уже не первый год. Основные технические преимущества отмечаются в затвердевшем состоянии и включают в себя пониженную усадку и проницаемость и повышенную прочность, в зависимости от характера использования добавки. В пластичном состоянии большинство пластифицирующих добавок вызывает некоторое замедление твердения. Само по себе это не составляет проблемы, если бетонирование выполняется не в холодную погоду. Но если добавка не будет тщательно размешана и ее концентрация не будет одинакова в разных партиях бетона, возможны существенные проблемы с отделкой, особенно на обширных участках. Это связано с тем, что различная степень затвердевания вызывает появление «мягких» участков, окруженных затвердевшим бетоном (или наоборот), что может привести к холодным соединениям, расслаиванию, размазыванию поверхности и низкой локальной устойчивости к различным воздействиям. Проблемы смешивания касаются главным образом заводов товарного бетона сухого замеса. В идеале примеси следует добавлять в воду для затворения и вводить в два-три этапа на протяжении всего смешивания. Однако,так делается не на всех заводах и не все производители поддерживают эту идею.Засыпание пластифицирующих добавок прямо в автобетономешалку или добавление только в одну партию бетонной смеси приносит неприятности. Зачастую производственный процесс на заводе хорошо организован и тщательно контролируется, подводит только плохое смешивание в автобетономешалках. Это может быть вызвано износом лопастей, недостатком энергии для смешивания вследствие слишком медленного или недостаточно длительного вращения барабана, или тем, что до участка слишком близко и на смешивание отводится мало времени. Во избежание этих проблем процедуру смешивания следует выполнять на заводе и повторно проверять осадку конуса бетонной смеси перед отправкой на участок. Если контролировать эти процессы, то вероятность выпуска плохо смешанной партии существенно снижается. Если автобетономешалка не обеспечивает надлежащего смешивания, ее необходимо немедленно остановить и не использовать для дальнейших поставок на участок.
Если обеспечить надлежащее смешивание, пластифицирующие добавки могут оказаться полезными в летний период или там, где иначе понадобилось бы очень высокое содержание цемента для сохранения водоцементного отношения в установленных пределах. Но для dry-shake покрытий дозировка должна быть не настолько высокой, чтобы забирать выступающую воду, необходимую для гидратации верхней части покрытия. Кроме того, небезопасно использовать пластифицирующие добавки, если плита открыта: верхняя часть может высохнуть раньше основания и в большей степени, чем нормально твердеющая смесь, и возможно, выступание воды будет недостаточным для того, чтобы компенсировать быстрое испарение. Также не следует использовать пластифицирующие добавки, если подстилающий грунт особенно холодный, или если нет полиэтиленовой пленки и подстилающий грунт очень сухой или с неравномерным содержанием влаги.
В некоторых регионах страны трудно получить бетонную смесь для подачи насосом, которая не отличалась бы высокой степенью выступания воды. Применение пластифицирующих добавок, особенно там, где недоступна летучая зола, помогает контролировать это выступание (наряду с другими характеристиками смеси) в жаркую погоду. В редких случаях более низкое содержание цемента, которое обычно связано с использованием пластифицирующих добавок, может привести к недостатку мелких частиц, необходимых для отделки плиты.
Ни в коем случае не следует использовать пластифицирующие добавки зимой, если в состав смеси входит летучая зола или гранулированный доменный шлак. Эти материалы вообще не следует использовать зимой в бетонных смесях, сочетание их с пластифицирующими добавками в холодную погоду почти наверняка вызовет проблемы с отделкой и ненужное увеличение затрат. Прибавьте к этому близкое расстояние от бетонного завода до участка или нагретую воду и неприятности вам обеспечены.
Замедлители твердения
Опасность и меры предосторожности при использовании замедлителей твердения почти те же, что и при использовании пластифицирующих добавок. Есть замедлители (особенно выпускаемые зарубежными производителями с опытом работы в жарком климате), которые могут оказаться полезными при бетонировании в летний период. Если бетонщики имеют необходимый опыт, дозировки можно менять в течение дня и изо дня в день для того, чтобы обеспечить равномерное твердение в различных условиях или чтобы более эффективно использовать имеющиеся ресурсы.Не следует применять замедлители в бетонных смесях в зимнее время. Практика включения их в состав смеси (чтобы дать возможность рабочим раньше уйти домой и закончить отделку на следующее утро) должна быть запрещена всеми спецификациями.
Ускорители твердения
Ускорители твердения могут оказать значительную помощь при бетонировании в зимний период и широко используются в России. Они ускоряют твердение, но не придают бетону морозостойкость, хотя существуют добавки, которые обеспечивают и это. Большинство ускорителей, встречающихся в России, не отличается достаточной гибкостью применения, но некоторые из них позволяют менять дозировку, чтобы можно было регулировать время отделки в соответствии с условиями окружающей среды, скоростью бетонирования и т.д. При разумном использовании они могут обеспечить снижение трудозатрат и расходов на освещение и обогрев в холодную погоду.Суперпластификаторы
Удивительно, что бетонные смеси не содержат суперпластификаторов. Однако, есть добавки, которые дают некоторые преимущества — повышенное качество, сниженные затраты или и то, и другое. Имеется широкий выбор таких добавок. Одни вовлекают воздух, другие — наоборот. Одни замедляют твердение, намеренно или как побочный эффект, другие ускоряют его после того, как утрачена повышенная удобообрабатываемость. Одни сохраняют повышенную удобообрабатываемость дольше других, но не влияют на общее время затвердевания. Другие обеспечивают ее только на короткое время для укладки бетона, после чего бетонная смесь ведет себя как обычно. В каждом конкретном случае нужно рассматривать, какая из добавок подходит лучше всего.При меньшем объеме работ суперпластификаторы способствуют снижению трудозатрат и производственных издержек (например, устранив необходимость в виброрейках). Некоторые суперпластификаторы по химическому составу близки к пластифицирующим добавкам и требуют такого же внимания — есть риск плохого смешивания или передозировки. Но этот недостаток не столь серьезен и возможна передозировка в размере до 100% без каких-либо неблагоприятных воздействий на бетон, кроме трудностей при транспортировке. Суперпластификаторы также позволяют намного снизить содержание воды. Но при больших объемах работ часто требуется бетон повышенной удобообрабатываемости (осадка конуса — 100мм и более), которой можно достичь с помощью суперпластификаторов без увеличения содержания воды сверх, скажем, 75мм осадки конуса бетонной смеси.
Обычно суперпластификаторы добавляются на участке. Это не только повышает контроль со стороны технических специалистов подрядчика, но и дает возможность полностью загружать автобетономешалки. Проверяя осадку конуса на участке с помощью специальных измерительных приборов перед введением добавок, можно получить бетон с одинаковыми характеристиками твердения. Это позволяет шире использовать оборудование для отделки и обеспечивает более ровные полы, но настоящий суперпластификатор определяет степень контроля, допустимого этой процедурой: ясно, что если он ускоряет или замедляет твердение, неразумно было бы осуществлять на участке слишком значительную корректировку для соответствия условиям окружающей среды. Ввиду этого, следует разрешить добавлять небольшое количество воды для регулирования удобообрабатываемости перед дозировкой. Это можно учесть при составлении бетонной смеси, обеспечивая на заводе среднюю или менее чем половинную удобообрабатываемость от указанной в спецификациях и допуская окончательную корректировку перед тем, как добавлять на участке суперпластификатор. Ясно, что необходимо установить предельное количество воды, добавляемой на участке, но дополнительные 5 литров воды несут гораздо меньший риск, чем неравномерное затвердевание бетона.
Для страховки в жаркую погоду разумно использовать добавку, которую без риска можно добавить повторно после того, как эффект от первой дозы исчезнет. Это поможет сгладить влияние возможных задержек по дороге с завода на участок. Если нужно улучшить другие свойства бетона, разумнее использовать отдельную добавку, совместимую с суперпластификатором, которая добавляется на заводе для достижения желаемого результата. Затем на участке можно добавить суперпластификатор, чтобы обеспечить кратковременную удобообрабатываемость, необходимую для укладки бетона.
Добавки для морозостойкости
В тех случаях, когда на строительной площадке по техническим или организационным причинам такие способы не могут быть реализованы, целесообразно в бетон вводить противоморозные добавки — вещества, понижающие температуру замерзания воды и способствующие твердению бетона при отрицательных температурах.Применение бетонов с противоморозными добавками осуществляется при возведении монолитных бетонных и железобетонных сооружений, монолитных частей сборно-монолитных конструкций, замоноличивании стыков сборных конструкций, при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций в условиях полигона при установившейся среднесуточной температуре наружного воздуха и грунта не ниже 5 °С и минимальной суточной температуре ниже 0 °С.
В настоящее время наиболее эффективными и проверенными в производственных условиях противоморозными добавками являются добавки-электролиты: поташ П, НН1, ХК, НК, ННК, ННХК, их комплексы НК+ХН, НК+М, ННХК+М и другие.
Все перечисленные добавки одновременно являются и добавками-ускорителями схватывания и твердения бетонов и растворов, однако их концентрация в «холодных» бетонах значительно (в 2…3 раза) превышает ту, которая необходима для ускорения процессов твердения бетонов при температуре выше 0 °С.
Новые разработки
В настоящее время на рынке появляются новые добавки специально для бетона, сочетающие в себе несколько свойств. Они разрабатываются с учетом многих прежних проблем строителей и отличаются большей гибкостью применения и контролем над смесями.Добавки для облегчения отделки уже некоторое время используются в США и других странах и сейчас появляются в России. В отличие от мономолекулярных пленок и поверхностных замедлителей, которые пока не получили широкого признания в России, эти добавки вводятся в бетонную смесь на заводе. Это обеспечивает определенные преимущества, но многие из правил относительно смешивания и учета климатических условий по-прежнему действуют.
Совершенствование сегодняшних технологий
Для поставщиков товарного бетона важнее всего качество смешивания. Конечно, смесительные установки помогли бы решить эту проблему, но это требует значительных капиталовложений. Будут ли строительные компании платить более высокую цену, необходимую для покрытия инвестиций, в обмен на улучшенное качество бетона? Между тем, строительным компаниям необходимо учитывать реалистичные тарифы поставок заводов бетона сухого замеса, улучшенные системы контроля качества на заводе и регулярные проверки продуктивности автобетономешалок. Далее, в идеале автобетономешалки следует герметично закрывать для уменьшения потерь от испарения: один из поставщиков товарного бетона уже рассматривает эту идею. Такая мера также позволила бы частично или полностью добавлять суперпластификатор на заводе под строгим контролем. Это было бы выгодно мелким строительным компаниям, у которых нет своих собственных групп контроля качества на участке.При больших объемах работ на участке всегда должен находиться опытный специалист для контроля за доставкой бетона. Плохо смешанные партии следует забраковывать. Специалист должен информировать рабочих, выполняющих отделку, обо всех эффектах добавок.
Генеральные подрядчики, покупая бетон, должны учитывать трудности, которые могут возникнуть в результате использования неподходящей смеси, а не заказывать бетон, исходя исключительно из самой низкой цены. Например, использование смеси с некоторыми пластифицирующими добавками зимой может привести к повышению затрат на освещение и обогрев, не говоря уже о стоимости исправления каких-либо дефектов. Тогда как применение другой смеси с содержанием определенных добавок, которая стоит чуть дороже, способствует сокращению расходов в целом и облегчает отделку. Инженерам необходимо знать обо всех трудностях, с которыми могут столкнуться подрядчики, стараясь следовать строгим спецификациям, и следует быть более гибкими, разрешая использование добавок. Наконец, производители добавок должны предоставлять более подробную информацию о недостатках своей продукции и о специфическом применении в бетонных смесях, особенно в отношении ускорителей твердения.