11.Классификация и назначение химических добавок для бетонов и растворов.

По основному эффекту действия (ГОСТ 30459-96) добавки подразделяют на регулирующие гидратацию цемента (ускорители, замедлители твердения и противоморозные, обеспечивающие процесс взаимодействия при отрицательной температуре), улучшающие пластичные свойства цементных смесей (пластификаторы и суперпластификаторы); вовлекающие воздух при перемешивании бетонных смесей и придающие цементному камню водоотталкивающие свойства (воздухововлекающие и гидрофобные); создающие ячеистую структуру в бетоне (пено- и газообразующие); повышающие плотность цементного камня (уплотняющие); препятствующие разрушению арматуры в бетоне (ингибиторы коррозии стали); защищающие бетон от разрушения микроорганизмами (биоцидные) (ГОСТ 23732, СТБ 1112-98).

К ускорителям твердения относятся добавки, повышающие растворимость цемента: хлорид и нитрат кальция, сульфат натрия в количестве до 2 % от массы цемента, кристаллические добавки-затравки (гипс), создающие условия для более быстрой кристаллизации и твердения цементного теста. Эти добавки применяют как при бетонировании на строительной площадке в условиях низких положительных температур, так и при получении сборных конструкций на заводе с целью экономии энергозатрат на их производство. Также в бетонную смесь вводят замедлители твердения, которые представляют собой или органические поверхностно-активные вещества, образующие адсорбционный слой на поверхности цементных зерен, замедляющий на определенный период взаимодействие цемента с водой (СДБ), или вещества, эффект которых связан с кристаллизацией малорастворимых соединений, экранирующих поверхность цемента (сахара, соли некоторых органических кислот). При последующем перемешивании защитный слой нарушается, и бетонная смесь приобретает свойства твердеть и набирать прочность в обычном режиме.

Определенный обширный класс составляют противоморозные добавки. Механизм их действия заключается в способности понижать температуру замерзания воды, причем тем в большей степени, чем выше концентрация раствора. Таким свойством обладают как органические, так и неорганические соединения. Так как в случае перехода воды в лед всякие химические взаимодействия прекращаются, то введение их в бетон, обеспечивая сохранность воды (раствора) в жидком виде. В качестве противоморозных добавок используют как однокомпонентные: хлорид натрия и кальция, карбонат калия (поташ), нитрит натрия, мочевину, так и комплексные. Многокомпонентные добавки применяют в том случае, когда хотят или повысить общий основной эффект действия, или уменьшить отрицательные свойства одного из компонентов. Например, СаСl₂ является сильным антифризом, способным образовывать растворы с температурой замерзания минус 25 ^оС, однако наличие агрессивного по отношению к стальной арматуре хлор-иона резко ограничивает применение при бетонировании железобетонных конструкций. Снять ограничения стало возможным за счет сочетания с NaNO₂, обладающего свойствами антифриза и ингибитора коррозии стали.

Добавки-пластификаторы(ССБ, СДБ, СПС, 10-03, МФАС-Р, 100-П и др. ) вводят в бетонную смесь в количестве 0, 1 – 0, 3 % от массы цемента. Основной эффект этих поверхностно-активных веществ связан с улучшением смачивания водой цементных зерен за счет поверхностной адсорбции и облегчения скольжения частиц при перемешивании относительно друг друга. В последнее десятилетие все большее распространение получают добавки-суперпластификаторы (С-3, С-НПИ), представляющие собой высокоэффективные органические поверхностно-активные вещества. Введение их в количестве 0, 3 – 1 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество (т. к. часто это водные растворы) позволяет без увеличения расхода воды получить высокоподвижные, литые бетонные смеси, что дает возможность частично или полностью отказаться от вибрации при формовке изделий и обеспечивает их транспортировку по трубопроводам пневматическим способом или с использованием бетононасосов. При сохранении заданной пластичности за счет значительного сокращения расхода воды (до 20 %) снижают продолжительность термовлажностной обработки, повышают плотность, прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Как показала многолетняя практика их использования, добавки этого класса несколько снижают темп роста прочности бетона в начальные сроки естественного твердения, в связи с этим их часто используют в комплексе с ускорителями твердения.

Введение органических гидрофобных добавокв количестве 0, 01 – 0, 03 % от массы цемента не только обеспечивает долговременное хранение вяжущего, но и уменьшает смачиваемость стенок пор, капилляров цементного камня и поверхности бетонных изделий. При перемешивании бетонной смеси добавки вызывают повышенное воздухововлечение, что обеспечивает преобладание в бетоне замкнутых, недоступных проникновению воды пор, заполненных воздухом, которые значительно повышают морозостойкость бетона.

С целью придания бетону ячеистой структуры, характеризующейся равномерно распределенными замкнутыми порами по всему объему примерно одного размера, заполненными газом или воздухом, вводят газо- и пенообразующиедобавки. Наиболее часто применяется алюминиевая пудра, реакция которой с продуктом гидратации трехкальциевого силиката – гидроксидом кальция или самим вяжущим – известью приводит к выделению газообразного водорода.

Органические соединения, обладающие способностью образовывать устойчивую пену (мыло, гидролизованная кровь животных и др. ), применяют при получении пенобетона.

Условия эксплуатации некоторых конструкций (железобетонные трубы, емкости для хранения жидких продуктов) требуют, чтобы бетон обладал высокой плотностью и непроницаемостью. С этой целью вводят специальные уплотняющие добавки в количестве 1 – 3 % от массы цемента: хлорид железа, сульфат алюминия. Продукты взаимодействия этих веществ с гидратными новообразованиями цементного камня, обладая низкой растворимостью, заполняют (кольматируют) поры бетона, повышая его плотность.

Чтобы по возможности исключить разрушение арматуры, приводящее к потере несущей способности всей конструкции, при ее изготовлении в бетонную смесь вводят самостоятельно или в комплексе с хлоросодержащими добавками такие ингибиторы коррозии, как нитриты, хроматы и бораты.

Биокоррозия характерна для сельскохозяйственных сооружений, предприятий пищевой и деревообрабатывающей промышленности, банно-прачечных комбинатов и т. д. С целью исключения развития микроорганизмов на поверхности конструкций и разрушения их продуктами жизнедеятельности в бетонную смесь вводят биоцидные добавки, представляющие собой соединения меди.

В зависимости от назначения в смесь, состоящую из воды, минерального вяжущего и в ряде случаев химических добавок, вводят тонкомолотый наполнитель (красочные составы, грунтовки, шпатлевки), мелкий заполнитель (строительные растворы) или мелкий заполнитель в сочетании с крупным при получении бетонов.