Пищевые добавки в бетон

Как все вы, наверное, знаете, бетон состоит из нескольких основных компонентов. Это цемент, песок/щебень и вода. Но иногда необходим раствор с особыми свойствами, поэтому в него добавляют примеси. Какие – я расскажу сегодня.

При низких температурах вода, находящаяся в бетоне, замерзает, начинает расширяться и «рвать бетон». Чтобы этого не допустить, используют воздухововлекающие присадки.

ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов» разделяет все примеси и присадки для бетона на разновидности:

• Примеси, влияющие на свойства смеси бетонного раствора:

– пластификаторы

– регуляторы подвижности раствора без дополнения водой

– стабилизаторы

– для газообразования и воздухововлечения

• Примеси, влияющие на функциональность бетона:

– улучшающие прочностные характеристики

– регуляторы затвердевания

– добавляющие устойчивость к холоду

– дополнительная защита

– добавляющие антикоррозийный эффект

– снижающие проницаемость

– расширяющие.

• Присадки для спец свойств:

– антиморозные

– гидрофобизирующие

• Минеральные добавки.

Расскажу о нескольких из них подробнее.

Наличие в растворе пластификатора снижает количество необходимой воды на 10-20%, и уменьшает расход цемента на 10-15%, не уменьшая прочностные и адгезионные свойства.

Пластификаторы. Эти добавки делают бетонную смесь пластичной, поэтому бетон лучше ложится и легче заполняет сколы, щели, сложнодоступные места. Наличие в растворе пластификатора снижает количество необходимой воды на 10-20%, и уменьшает расход цемента на 10-15%, не уменьшая прочностные и адгезионные свойства.

Воздухововлекающие и газообразующие примеси. Они имеют недостаток – уменьшают прочностные качества бетона. Поэтому их количество в бетонной смеси должно быть минимальным. Но избегать их не стоит. В бетоне должен находиться воздух. Это придаст ему устойчивость к минусовым температурам, усилит прочность на разрыв и долговечность. При низких температурах вода, находящаяся в бетоне, замерзает, начинает расширяться и «рвать бетон». Чтобы этого не допустить, используют воздухововлекающие присадки.

Газообразующие примеси нужны для внутренних перегородок. Микропористость, которую создают газодобавки, прибавляют бетону теплоизоляционных свойств.

Регуляторы затвердевания. Применяются, чтобы ускорять и замедлять затвердевание бетона. Увеличение скорости твердения необходимо при морозе и низких температурах, т.к. бетон в холоде не может просохнуть. Замедлить скорость обычно нужно при длительной перемещении бетона, либо для заливки конструкций большой площади, которые требуют равномерного просыхания.

Регуляторы затвердевания применяются, чтобы ускорять и замедлять затвердевание бетона. Увеличение скорости твердения необходимо при морозе и низких температурах, т.к. бетон в холоде не может просохнуть.

Присадки для повышения прочности. С этой функцией отлично справляются пластификаторы, стабилизаторы и армирующие добавки. Они делают раствор более пластичным, увеличивают его прочностные характеристики и период эксплуатации.

Гидрофобизирующие добавки. К ним относятся силиконаты, растворяющиеся в воде, и силоксаны, силаны, силиконы, не растворяющиеся в воде. Эти добавки необходимы для улучшения водоотталкивающих свойств бетона, защищая его от влаги и продлевая срок эксплуатации.

Благодарю Вас за то, что дочитали мою статью до конца!

Бетон — основной строительный материал XXI века. Но помогает он человеку уже более 4000 лет: следы бетона находят при раскопках памятников Месопотамии и Римской империи; известно, что бетон использовали при строительстве древних храмов Индии и Великой Китайской стены. В России бетон впервые был применен в Москве, когда восстанавливали город после пожара 1812 года.

Современный бетон отличается от того, что использовали в древности. Если у римлян в его состав входила известь с добавлением вулканических продуктов, то теперь применяется изобретенный в 1824 году портландцемент — силикатное вяжущее вещество, которое отвечает за прочность и долговечность бетона.

Цемент, вода, песок и щебень — вот основной состав современного бетона. Их замешивают в определенных пропорциях, которые зависят от конкретной задачи, ведь характеристики материала могут быть разными. Застывание бетона проходит через три фазы: схватывание, затвердевание и набор прочности. Качество конструкции напрямую зависит от того, пройдена ли каждая из фаз целиком.

Процесс застывания зависит от нескольких факторов: марки цемента, влажности воздуха и температуры окружающей среды. Схватывается бетон недолго (обычно 1–3 часа), а вот его затвердевание может затянуться на две-три недели — особенно в холодное время года.

Оптимальные условия для затвердевания бетона — влажность 75% и температура воздуха около +20°C. При температуре ниже +10°C скорость застывания бетона падает, а при отрицательных температурах— почти останавливается.

Всё дело в замерзании и кристаллизации воды, которая входит в состав бетона, — именно поэтому зимой строители используют противоморозные присадки. О них и пойдет речь в этой статье.

Для чего нужны противоморозные добавки?

Противоморозные добавки (ПМД), которые вводятся в бетон, дают возможность вести строительство в любое время года. Для России это особенно актуально. Они повышают плотность, пластичность, а также влаго- и морозоустойчивость бетона, и при этом не дают ему растрескиваться. Кроме того, противоморозные добавки снижают риск усадки материала, противостоят коррозии арматуры.

Чтобы использовать ПМД, не нужно ждать минусовой температуры: их применяют уже тогда, когда среднесуточная температура достигает +10°C. Если не использовать ПМД, то вода в смеси не вступит в реакцию с цементом, процесс гидратации не начнется, и материал не наберет расчетной прочности. В результате могут появиться усадочные трещины или даже начнется разрушение стен. ПМД катализируют процесс схватывания смеси, снижают температуру замерзания воды (она может оставаться жидкой при температуре –10°C и ниже) и защищают от подобных проблем.

Какие существуют виды противоморозных добавок?

ПМД бывают сухими и жидкими. Сухие обычно они представлены в виде порошка:

• хлорид натрия (так называемая строительная соль),
• нитрит натрия,
• хлорид кальция,
• формиат натрия,
• различные комплексные смеси.

Жидкие добавки представляют собой растворы или концентраты. Это в первую очередь аммиачная вода, которая позволяет заливать бетон даже при экстремально пониженной температуре –100°C и защищает арматуру от коррозии. Также широко распространены различные жидкие пластификаторы: они снижают скорость застывания и делают смесь более подвижной.

Чем различные противоморозные добавки отличаются друг от друга?

Выделим пятьтипов противоморозных добавок:

Пластификаторы. К ним относятся сульфаты нафталина и меламиновой смолы, органические полиакрилаты. Эти добавки не только обеспечивают водонепроницаемость и морозостойкость растворов, но еще и делают бетонную смесь подвижнее, что упрощает работу строителям. Такая разжиженная смесь может заполнить любую форму и используется для различных типов бетонов. Пластификаторы поглощают водяные пары из воздуха, что помогает сократить количество добавляемой жидкости при производстве бетона. Они предотвращают расслаивание и появление трещин. Также пластифицирующие добавки увеличивают прочность бетона на 25%.

Добавка HotIce позволяет повысить подвижность, прочность, степень реакции смеси и другие характеристикии при этом уменьшает количество воды в смеси.

Пластифицирующим действием также обладает добавка CemBase, которая одновременно увеличивает прочность, повышает подвижность и растекаемость бетона и тоже уменьшает количество воды в смеси. Кроме того, она активирует свойства некоторых составляющих цемента, от чего он становится более плотным. Как следствие, изделия из него будут более прочными, долговечными, морозостойкими, водонепроницаемыми и защищенными от появления трещин.

Обе добавки отлично подходят для гидроизоляции бетона, заливки полов и фундамента, оштукатуривания.

Расход HotIceна 100 кг цемента — от 7 до 12 л, а CemBase — от 0,5 до 1,0 л.

2) Упрочняющие добавки— это, например, хлорид кальция, нитрат кальция, сульфаты железа и алюминия. Они ускоряют затвердевание бетонной смеси и способствуют повышению ее прочности. Их применяют в первые три дня застывания бетона — именно тогда упрочняющие добавки наиболее эффективны.

3) Коррозионностойкие добавки рекомендованы для защиты железобетонных конструкций от окисления и низких температур. Характеристики таких противоморозных добавок позволяют увеличить срок службы бетона и сделать его более устойчивым к агрессивным субстанциям.

В качестве примера приведем гидроизолирующую добавку CemAqua, в состав которой входит кремнийорганика. CemAqua можно использовать для изготовления растворов для кладки кирпича, гидроизоляции и защиты бетона, заливки пола или фундамента. Ее расход на 100 кг цемента — от 1,0 до 1,5 л.

4) Регуляторы подвижности— они нужны, чтобы продлить период использования готового раствора, если планируется долгое бетонирование или если смесь нужно перевезти на большое расстояние.

Добавка CemStone способна увеличить этот период до 5 часов. Она придает смеси пластичность, улучшает обрабатываемость, регулирует консистенцию, препятствует расслоению и водоотделению растворной смеси, а также увеличивает морозостойкость— это важно для проведения всех видов бетонных работ. Расход данного вещества на 100 кг цемента составит от 0,25 до 0,5 л.

5) Морозоустойчивые — снижают температуру кристаллизации воды и скорость схватывания и при этом никак не влияют на процесс формирования бетона.

6) Комплексные смеси. В их состав входит два и более компонентов. Такие добавки улучшают несколько свойств бетона одновременно. Например, могут обеспечивать водонепроницаемость, повышать прочность, морозостойкость и долговечность, а также предотвращать появление плесени и грибков, как комплексное средство CemAquaStop.

Комплексная противоморозная добавка для бетонных и растворных смесей. Обладает комбинированным противоморозным, ускоряющим, пластифицирующим действием.

А добавка CemFrio обладает комбинированным противоморозным, ускоряющим, пластифицирующим действием. Она позволяет проводить бетонные работы при температурах от +10 до –20 °С, обеспечивать набор прочности без дополнительной тепловой обработки, а также увеличить конечные прочностные характеристики бетона на 10% и более. Кроме того, она увеличивает сцепление бетона с закладной арматурой и металлоизделиями и повышает показатели водонепроницаемости, морозостойкости и долговечности бетона. На 100 кг цемента потребуется от 2 до 3,5 л вещества.

В каких пропорциях добавляют ПМД в бетонную смесь и сколько их нужно?

У каждой ПМД— собственные пропорции добавления в бетонную смесь, они зависят и от ее характеристик, и от термопоказателей. Если антифриза будет много, то затвердевание будет происходить дольше, что повысит цену бетона, если мало — то бетон затвердеет слишком быстро. Обычно количество противоморозной добавки в растворе не превышает 10–15% от общего веса смеси.

Комплексные добавки вводятся в меньшей концентрации в зависимости от температуры бетона: от 0 до –10°С — 1,5% от общей массы цемента; от –25 до –10°С — 2% от цементной массы.

Упрочняющих добавок должно быть 3–5% от общей массы цемента.

Где применяют противоморозные добавки?

Без ПМД невозможно обойтись в регионах, где бывают низкие температуры. Они нужны практически для всех видов строительных работ, кладки кирпичей и клинкеров, оштукатуривания стен, укладки фасадных элементов, заливки фундаментов, стен и других монолитных конструкций, а также для выполнения ремонтных работ, где требуется восстановление бетонных конструкций.

Как заливать бетон зимой?

Заливать бетон зимой труднее и дороже, чем летом.

Перед началом работы нужно убедиться в том, что стяжка бетона в принципе возможна при данной температуре. Зимой лучше использовать мелкофракционные смеси: они быстрее взаимодействуют с водой и выделяют больше тепла — а значит, вся конструкция будет остывать медленнее.

Смеси ни в коем случае нельзя дать замерзнуть. Однако подогревать можно только песок с щебнем (до 60°C), воду (до 90°C) или добавки, но не сам цемент: в противном случае он утратит свои свойства. Цемент нужно поместить в теплое помещение. Оптимальная температура вызревания смеси составляет от +20 до +30°C.

Использование ПМД требует соблюдения ряда правил.

Присадки нельзя добавлять в сухую смесь: их нужно вводить в раствор одновременно с последней третью воды. Расход и пропорции рассчитываются в зависимости от температуры воздуха и раствора, марки цемента и условий ухода за бетоном.

Важный момент!

В одном растворе нельзя смешивать разные противоморозные добавки.

Последовательность действий должна быть такой:

1) Сначала необходимо приготовить раствор из воды и добавок в нужной концентрации.

2) Все компоненты размешиваются в бетономешалке до исчезновения осадка; обычно это занимает около 15 минут.

3) Затем нужно засыпать щебень, песок и цемент в необходимых пропорциях.

4) Полученную смесь перемешивать не менее трех минут.

5) Можно начинать бетонирование.

При этом некоторые противоморозные присадки необходимо смешивать не с водой, а с цементом. После того как раствор смешан, нужно дать время компонентам добавок равномерно распределиться по всему объему цементного раствора. Лишь после этого он будет полностью готов к использованию.

Бетону с добавлением ПМД требуется около 18 часов для полноценного застывания.

Даже бетон с противоморозными добавками не рекомендуется лить при температуре ниже –15 °C. Также нельзя лить бетонную смесь, если пришла или ожидается внезапная оттепель.

Заливать зимой бетон частями нельзя: есть риск, что влага замерзнет, а на поверхности бетона появится пленка. Продлить время остывания бетона способно только тепло, поэтому нужно стараться его сохранить как можно дольше: использовать брезент, маты, солому — любые изолирующие материалы.

Если в бетонной конструкции применяется ненапрягаемая арматура с диаметром менее 5 миллиметров, то использовать противоморозные добавки с нитритом калия не рекомендуется. В случае использования выпускных и закладных элементов без защиты будут нужны карбонат калия (поташ), смесь мочевины и нитраты калия, натрия или кальция.

Есть ли недостатки у противоморозных добавок?

Несмотря на все достоинства, бетон с противоморозными добавками наберет зимой лишь около 30% полной прочности — ее большую часть он доберет в процессе оттаивания. Поэтому зимой бетон нельзя подвергать слишком высоким нагрузкам. А при неправильном использовании присадок характеристики прочности могут дополнительно снизиться.

Некоторые виды присадок не только замедляют приобретение бетоном прочности, но и способствуют увеличению коррозии арматуры, и потому их нельзя использовать в предварительно напряженных конструкциях. Также некоторые компоненты, входящие в состав противоморозных добавок, могут быть пожароопасны и ядовиты.

Можно самостоятельно изготовить противоморозные добавки?

В качестве простейшей противоморозной добавки можно использовать обычную соль. Главный плюс такого подхода — низкая стоимость. Главный минус — большой объем соли в смеси может крайне негативно сказаться на арматуре и привести к коррозии. Придется использовать ингибиторы коррозии, например нитрит-нитрат кальция. Предельная величина солей в бетоне —2%.

Для приготовления противоморозного пластификатора нужно в раствор с водой добавить поваренную соль или хлористый калий и нитрит-нитрат кальция — 3–4% от объема. Соотношение соли/хлористого калия и нитрит-нитрата кальция должно быть один к одному. Также для увеличения пластичности смеси стоит добавить 7–10% мочевины.

Можно использовать и аммиачную воду. Концентрация аммиачной воды должна быть от 5 до 20%. Чем выше температура окружающей среды, тем меньше процент концентрации.

Есть также варианты с применением гашеной извести (она добавляется в соотношении 1:1 для внутренних помещений и 1:6 для внешних поверхностей) или жидкого мыла (200 мл на мешок цемента). Для повышения морозостойкости при приготовлении смеси можно просто использовать меньше воды, но тут есть риск ухудшить свойства бетона.

В принципе, любой самостоятельно сделанный пластификатор негативно влияет на прочность бетона. Поэтому надежнее не экспериментировать и приобрести качественные противоморозные добавки.

Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при использовании противоморозных добавок?

Поскольку большинство противоморозных добавок — это агрессивные химикаты, в работе с ними следует соблюдать следующие правила:

– работать в проветриваемом помещении;

–использовать защитную одежду, спецочки, респираторы, перчатки, резиновые сапоги;

–избегать попадания химикатов на открытые участки тела и в глаза, а в случае попадания — немедленно смыть средство / промыть глаз;

–для перемешивания смеси использовать технические средства.

Вывод

Без противоморозных добавок бетонные работы в зимнее время вести просто не получится. Они не только делают строительство зимой возможным— при соблюдении всех технологий и правил результат будет не хуже, чем весной или летом. И экономить на них не стоит: качество ПМД — залог надежности, прочности и отсутствия проблем с бетоном.

Ностальгическое видео «Суперпластификаторы – новые добавки в бетон» (СССР 1982 год)