Добавки и вода для приготовления бетона. Пав цемент


Специальные цементы" Часть 1

Посмотреть все статьи

9.1.2.3 Общие сведения о применении ПАВ в цементных системах.

Цементный строительный раствор в момент изготовления — это система, состоящая из различных компонентов, в том числе цемента, заполнителей и воды. Каждое твердое вещество в данном случае, независимо от его распределения в системе представляет собой отдельную фазу – совокупность отдельных частей системы, которые одинаковы по составу и по всем свойствам и отделены от остальных частей системы поверхностью раздела.

В нашем случае каждое зерно песка может быть отделено от аналогичных частичек прослойками воды или частицами цемента, но так как по составу и свойствам песчаные зерна практически не отличаются одно от другого, то их рассматривают как одну фазу. Равным образом и все частицы цемента, вводимого в состав строительного раствора, считаются другой твердой фазой.

Зерна цемента очень малы, их размерность лежит в пределах 1 – 100 микрон. Чем дисперснее вещество, тем больше его удельная поверхность. Удельная поверхность цементов, определяемая по методу воздухопроницаемости, составляет в среднем 3000 — 3500 см2/г. Этот метод вполне пригоден для практических нужд и им повсеместно пользуются. Однако он не является достаточно точным, так как не отражает истинной поверхности цементных зерен, обычно имеющих развитый микрорельеф, микротрещины и микрощели.

По этой причине реальная микрогеометрическая поверхность цементной частицы во много раз больше ее кажущейся геометрической поверхности. Значительно более достоверными являются показатели удельной поверхности, определяемые по адсорбции азота. Согласно этим методикам удельная поверхность современных цементов составляет в среднем около 20000 см2/г. Нетрудно подсчитать, что суммарная поверхность цементного порошка, идущего на изготовление 1 м3 бетона при расходе цемента 400 кг/м3, составляет 800000 м2. А если сюда добавить еще поверхность заполнителей (их удельная поверхность значительно меньше, чем цемента, но её все равно нужно учитывать), то окажется, что поверхность частиц твердых фаз в 1 м3 бетонной смеси приближается к 1 км2.

Предположим, что при изготовлении 1 м3 бетонной смеси вводят 180—190 л воды. Теоретически такое количество воды нужно распределить на указанной огромной поверхности твердых частиц и получить практически однородную смесь. Смешивание компонентов — одна из важных задач в технологии бетонов и строительных растворов. В частности, равномерное перемешивание способствует более полному и быстрому физико-химическому взаимодействию цементных частиц с водой. Вода, вводимая в бетонную смесь при ее изготовлении, должна, прежде всего, равномерно и притом тончайшим слоем смочить всю суммарную поверхность цементных частиц и заполнителей.

Но вода обладает значительным поверхностным натяжением, т. е. между молекулами воды, находящимися в ее поверхностном слое на границе раздела фаз, действуют значительные силы сцепления, препятствующие ее растеканию. Так как из всех геометрических тел шар обладает наименьшим отношением поверхности к объему, т. е. отличается наиболее “экономным” развитием поверхности, то именно благодаря поверхностному натяжению жидкость в свободном состоянии стремится не растекаться в тонкую пленку, а образовывать шарообразные капли. Это мы наблюдаем повседневно при медленном выливании жидкости из какого-либо сосуда, при попадании воды на горячую поверхность (образуются отдельные капли), при растекании ртути, при выпадении атмосферных осадков в виде дождя. Следовательно, большое поверхностное натяжение воды препятствует ее равномерному распределению на твердых частицах бетонной смеси.

Некоторые вещества, а именно поверхностно-активные (в дальнейшем ПАВ) способны существенно снижать поверхностное натяжение воды у данной поверхности раздела фаз, например на границах раздела фаз вода — твердое тело, вода — воздух. Всем известный с детства пример проявления действия этих веществ – мыльные пузыри. Можно раздуть мыльный пузырь диаметром даже более 20 см. Это удается сделать потому, что на обеих сторонах тончайшей водяной оболочки пузыря находятся молекулы ПАВ. В таком состоянии слой воды не стремится сжаться, а наоборот, легко поддается растяжению, становясь как бы подобным резине.

Таким образом, добавки ПАВ, снижая поверхностное натяжение воды, тем самым облегчают равномерность ее распределения тонким слоем на поверхности твердых тел.

 Добавки ПАВ существенным образом влияют на бетонные композиции как на стадии их приготовления, так и на стадии эксплуатации уже готовых бетонных изделий.

Улучшение смачиваемости цемента и заполнителей.

Добавки ПАВ улучшают растекание воды тонким слоем по поверхности твердых частиц, входящих в состав бетонной смеси. Но тончайшие слои воздуха, адсорбированного на зернах цемента, песка, щебня, в том числе и в их микротрещинах и микрощелях, или защемленного между зернами, в сою очередь препятствуют их смачиванию.

Известно, что ПАВ способны эмульгировать воздух в воде, и по этой причине добавки ПАВ в бетонную композицию также облегчают смачивание водой твердых наполнителей. А чем полнее произойдет смачивание компонентов бетона, тем большей будет однородность его свойств в различных участках тела бетона и тем выше окажется его качество.

Дефлокулирующее действие ПАВ на цемент.

При взаимодействии воды с цементом его зерна частично слипаются, не успев заметно прореагировать с водой. Следовательно, в получаемом цементном тесте содержится некоторое количество скоплений (флокул) цементных частиц. Такие флоккулы цемента при своем образовании захватывают воду, поэтому ее приходится вводить в большем количестве, чем это теоретически необходимо, с тем, чтобы повысить подвижность (пластичность) системы. В таких агрегатах-флокулах цемента не только вода, но и сам цемент не используется полностью. Мелкие комочки цемента, не прореагировавшего с водой, остаются как бы упакованными в затвердевшем бетоне. Добавки ПАВ являются дефлокулянтами цемента (способствуют разбиению цементных скоплений на более мелкие составляющие), повышая тем самым эффективность его использования.

Пластифицирующее действие ПАВ (уменьшение расхода воды и цемента при изготовлении бетонов и растворов).

Хорошо известно, что при изготовлении бетонов и растворов всегда приходится решать противоречивую задачу. С одной стороны нужно ввести в бетонную (растворную) смесь как можно больше воды для обеспечения легкости её вымешивания, транспортировки и укладки. С другой стороны, чтобы получить плотный и прочный бетон (раствор), количество воды следует минимизировать, вплоть до теоретического минимума, обусловленного водопотребностью, для достижения теста нормальной густоты.

Цементное тесто в бетоне можно считать минеральным клеем для песка и щебня. В таком клее, с одной стороны, должно быть достаточно воды, чтобы он легко распределялся по поверхности твердого тела, но с другой стороны, при разбавлении цементного клея водой, прочность склейки уменьшается.

Твердение цемента это химический процесс, обусловленный взаимодействованием двух основных реагентов – цемента и воды. Портландцемент в ходе этой реакции способен химически связать всего лишь 20 — 25% воды, от своей массы. При этом образуются твердые гидратные новообразования, которые обусловливают и формируют прочность бетонов.

Между тем при изготовлении бетонов вынуждены расходовать воды 40 — 55% от массы цемента (при условии вибрационного или другого эффективного метода уплотнения бетона). В строительные растворы, которые требуют повышенных реологических характеристик смеси, воды, добавляют еще больше – 60 – 80% от массы цемента и даже более того. Такие значительные количества воды в бетонной (растворной) смеси нужно не для протекания химических процессов твердения, а исключительно для того, чтобы получить смесь, достаточно удобную в работе при данных методах укладки и уплотнения.

Общеизвестно, что увеличение удельного расхода воды (т. е. увеличение водоцементного отношения) отрицательно сказывается на всех свойствах бетона (раствора). Та вода, которая не была связана в процессе химической реакции с цементом в гидратные новообразования, испаряется из бетона при его твердении, вызывая значительную его усадку и оставляя поры, подчас крупные, открытые, соединенные капиллярными ходами. Наличие таких пор ослабляет структуру затвердевших бетонов (растворов), при этом понижается прочность, особенно при изгибе и растяжении, повышается способность впитывать воду и агрессивные жидкости.

Любой коррозионный процесс связан с диффузией (прониканием) агрессивного вещества в тело материала. Чем больше открытых пор, тем интенсивнее идут диффузионные процессы и тем резче сказываются коррозионные воздействия на бетоны и на арматуру в них. Равным образом процессы частого попеременного намокания и высыхания, замораживания и оттаивания тоже протекают тем интенсивнее, чем больше открытая пористость цементного материала. В итоге снижается долговечность бетонных конструкций.

Таким образом, в технологии бетона заложено серьезнейшее противоречие. Мы наблюдаем большое расхождение “лезвий ножниц” между количеством воды, нужным для процесса твердения цемента, и тем количеством воды, которое мы вынуждены давать для получения удобоукладываемых систем. Как же сблизить “лезвия ножниц”? Как устранить указанное противоречие?

Если бы была возможность применять цемент, который химически связывает не 20 — 25%, а, например, 40% воды, то получали бы цементный камень с невысокой пористостью. Такой цемент есть — это глиноземистый цемент, но он достаточно дефицитен и дорог, его применение оправдано только в специальных случаях.

Существует возможность уменьшить водоцементное отношение, изготовляя бетонные смеси, уплотняемые при помощи внешнего вибровоздействия. Под влиянием вибрации бетонная смесь приобретает жидкотекучие свойства и становится более подвижной и пластичной. Однако операции вибрирования не панацея. Тем более во многих сферах вибрационное уплотнение просто невозможно применить.

Между тем, помимо способов механического уплотнения, имеется другой принципиальный и более эффективный метод уменьшения количества воды затворения при изготовлении бетонов — это использование добавок ПАВ. Эти добавки можно с успехом применять в любых бетонах, независимо от метода их уплотнения, в том числе и в вибрируемых. С помощью добавок ПАВ можно уменьшать водоцементное отношение в бетонах в среднем на 10%, а в растворах на 12 -14%.

Так как прочность бетонов и растворов зависит от водоцементного отношения, то для получения заданной прочности можно, снижая количество воды, уменьшать и дозировку цемента обычно на 8 – 10% , а иногда и более. Иначе говоря, применение поверхностно-активных веществ дает возможность экономить цемент, т. е. служит одним из важных путей к решению общей задачи рационального и экономного использования материальных ресурсов в строительстве.

Экономия цемента в низкомарочных бетонах и тощих растворах.

В ряде случае возникает необходимость рационального использования цементов высокой активности (например, широко распространенной марки “М-400”) для приготовления бетона или т.н. “тощего” раствора (кладочного или штукатурного), к которым предъявляются умеренные прочностные требования при достаточно жестких требованиях в отношении морозостойкости и водонепроницаемости.

Проектируя такие составы на высокоактивных цементах и не всегда имея возможности вводить тонко молотые добавки, разбавители для понижения активности цементов, которые, как известно, к тому же понижают морозостойкость бетона, строители становятся зачастую перед необходимостью применять бетон, обладающий значительно большей прочностью, чем это требуется, т.к. для достижения заданной подвижности бетонной смеси при достаточно низком водоцементном отношении приходится излишне перерасходовать цемент.

Возможным путем экономии в этом случае могло бы быть повышение водоцементного отношения и соответственное уменьшение расхода цемента, т. е. путь снятия излишнего запаса прочности бетона. Однако простое повышение водоцементного отношения, по сравнению с общеизвестными пределами, обычно влечет за собой снижение морозостойкости и водонепроницаемости бетона.

Применяя гидрофобизирующие ПАВ, выступающие в данном случае в качестве микропенообразователей, представляется возможным в данном случае уменьшить расход цемента, увеличив водоцементное отношение и назначив его в соответствии с требуемой прочностью бетона, учитывая, что добавки обеспечат повышение морозостойкости и водонепроницаемости бетона до приемлемых величин. Воздухововлекающие добавки позволяют в этом случае заметно уменьшить расход цемента, приблизив прочность к заданному значению и удовлетворив требованиям в отношении морозостойкости и водонепроницаемости материала.

Повышение производительности труда каменщиков и штукатуров.

В тощих растворах (кладочных и штукатурных) гидрофобизирующие ПАВ позволяют повысить т.н. комплекс удобоукладываемости за счет повышения пластической вязкости растворной смеси. Это значительным образом повышает производительность труда каменщиков и штукатуров. Достаточно сказать, что, единожды попробовав работать с такого рода добавками (иногда их в рекламных целях называют на манер “заменители извести”) каменщики впоследствии отказываются без них работать.

Уменьшение экзотермии бетона.

Чем меньше расход цемента при изготовлении бетона, тем ниже его экзотермия – выделение тепла в ходе химического взаимодействования цемента и воды

При возведении многих массивных монолитных бетонных конструкций, например гидротехнических, необходимо, чтобы экзотермия бетона была, но возможности невысокой, иначе могут возникнуть значительные градиенты температур в бетоне, так как наружные слои бетонной конструкции охлаждаются водой или воздухом, а его ядро – центральная часть – может разогреться до достаточно высоких температур. При этом возникают значительные напряжения в теле бетонного массива, которые обуславливают появление трещин и неоднородностей.

Введение добавок ПАВ позволяет снизить расход цемента и тем самым уменьшить экзотермию бетона.

Уменьшение остаточной влажности пропаренных изделий.

Очень важно, чтобы остаточная влажность изделий после пропаривания была по возможности низкой. Особенно это касается стеновых ограждающих конструкций. Монтаж таких изделий в конструкцию может вызвать полное промерзание стен в первую же зиму.

Повышенная отпускная влажность также способствует коррозии арматуры и закладных деталей, способствует длительному, порой многолетнему, специфическому сырому “бетонному” запаху в помещениях.

Благодаря добавок ПАВ удается снизить отпускную влажность бетонных изделий после пропаривания, а гидрофобизирующие добавки, кроме того, еще и облегчают и ускоряют их высыхание.

Повышение жизнеспособности бетонных (растворных) смесей.

Использование добавок ПАВ позволяет повысить жизнеспособность бетонных (растворных) смесей, что особенно важно при их современном централизованном производстве на автоматизированных заводах. Заводы представляют собой крупные предприятия, каждое из них снабжает множество строительных объектов готовыми бетонными (растворными) смесями. Часто проходит 1.5 — 3 часа с момента изготовления смесей до применения их в дело. В этот период, особенно при жаркой погоде, нередко происходит преждевременное схватывание смесей, возникают производственные потери, ухудшаются свойства затвердевших материалов. Такие потери могут быть весьма значительными.

Так, при централизованном изготовлении растворов, когда их перевозят на расстояние 20 — 40 км и они еще некоторое время хранятся на объекте, потери иногда достигают 15% количества выпускаемого раствора и более. Иначе говоря, почти шестая часть продукции может оказаться неиспользованной. Для предотвращения преждевременного загустения смесей товарных бетонов и растворов и применяют соответствующие добавки ПАВ.

Добавки ПАВ нередко используют также при изготовлении монолитных бетонных конструкций, например в гидротехнических сооружениях, когда требуется, чтобы слой уложенного бетона не успел схватиться, пока не уложат новый (верхний) слой бетонной смеси, ибо сцепление “свежего бетона со “старым” происходит очень плохо, что вызывает ряд нежелательных последствий.

Бетонные смеси, получаемые при помощи электро- или паро- разогрева, применяются в производстве сборного железобетона. Такой предварительный разогрев способствует сокращению тепловлажностной обработки на 30 — 35%. Но с повышением температуры резко ускоряется схватывание цемента. Чтобы предотвратить загустевание бетонных смесей, вводят добавки ПАВ, благодаря чему удается формовать смеси в горячем виде.

(продолжение следует)

 

www.ibeton.ru

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) | Новости в строительстве

Поверхностно-активные вещества(ПАВ) это вещества, которые широко применяют при приготовлении цементных бетонов и растворов в качестве пластифицирующих добавок, в целях экономии расхода цемента и для значительного улучшения их свойств в процессе приготовления и укладки.

Поверхностно-активные добавки собой представляют особую группу органических веществ которых вводят в бетонные или растворные смеси для существенного улучшения их удобоукладываемости. Также ПАВ позволяют существенно уменьшить водоцементное отношение и сократить соответственно расход цемента без снижения прочности бетонных материалов и изделий.

Использование ПАВ в малых дозах(0,05…0,2% от массы цемента) позволяет уменьшить удельный расход цемента  примерно на 8…12% в бетонах и растворах. ПАВ также способны повышать водонепроницаемость, коррозиеустойчивость, морозостойкость и вообще долговечность бетонных изделий и конструкций. Действие ПАВ на цементные системы основано на следующих положениях физической химии.

Читай далее на http://stroivagon.ru добавки в бетон

ПАВ способны повышать поверхностное натяжение у поверхности раздела фаз, например на границах раздела фаз-твердое тело, вода-воздух. Мельчайшие частицы ПАВ адсорбируются , другими словами связываются прочно с внутренней поверхностью раздела тел, образуя на этих поверхностях молекулярные слои толщиной в одну молекулу.

Величина этого адсорбционного слоя относится к диаметру цементной частицы, так же как толщина спички к высоте 30-этажного дома. Применение однако в малых дозах добавок ПАВ к цементным системам существенно меняет их свойства. Используемые в бетонах, цементах и растворах поверхностно-активные добавки, по определяющему эффекту действия на цементные системы условно можно разделить на три группы:

〉 Гидрофилизующие;

〉 Гидрофобизующие;

〉 Воздухововлекающие.

Гидрофилизующие добавки способны при затворении водой вяжущего предотвращать слипание отдельных цементных частиц между собой на определенный срок. В таком случае несколько замедляется коагуляция новообразований, то есть высвобождается вместе с тем некоторое количество воды  которое как бы застревает обычно в коагуляционных структурах. Требуемая удобоукладываемость смеси с добавкой по этой причине достигается при меньшем количестве воды затворения, чем у смеси без добавки.

Наибольшее распространение в практике приготовления цементных бетонов и растворов получили гидрофилирующие добавки на основе лигносульфатов-сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ). Эта добавка способна несколько замедлить твердение бетона в раннем возрасте и поэтому на заводах ЖБИ применяют ее в сочетании с добавками ускорителями твердения бетонных смесей.

Суперпластификаторы — новые эффективные разжижители бетонной смеси — в большинстве случаев представляют синтетические полимеры — производные меламиновой смолы или нафталинсульфокислоты. Применяют суперпластификаторС-3(НИИЖБ) — на основе нафталинсульфокислоты, суперпластификатор 10-03 (ВНИИЖелезобетон) — продукт конденсации сульфированного меламина с формальдегидом и др. При введении в бетонную смесь суперпластификатора резко увеличивается ее подвижность и текучесть.

Воздействуя на бетонную смесь, как правило, в течение 2…3 ч с момента введения, суперпластификаторы под действием щелочной среды подвергаются частичной деструкции и переходят в другие вещества, безвредные для бетона и не тормозящие процесса твердения. Суперпластификаторы, вводимые в бетонную смесь в количестве 0,15…1,2% от массы цемента, разжижают бетонную смесь в большей мере, чем обычные пластификаторы. Пластифицирующий эффект сохраняется, как правило, 1…2 ч после введения добавки, а через 2…3 ч он уже невелик.

Суперпластификаторы используются в бетонах как единолично, так и в комплексе с другими добавками, например с сульфитно-дрожжевой бражкой (СДБ) и нитрит-нитрат-хлоридом кальция (ННХК). При использовании комплексной добавки содержание каждой добавки составляет:«10-03»— 0,3.- 1,2%; ННХК—1,5…2,5% и СДБ—0,1…1,15 % от массы цемента.

Суперпластификаторы позволяют существенно снизить В/Ц, повысить подвижность смеси, изготовить изделия высокой прочности, насыщенных арматурой из изопластичных смесей.

Гидрофобизующие добавки, как правило, существенно повышают нерасслаиваемость, связанность бетонной (растворной) смеси, находящейся в покое. При действии внешних механических факторов (при перемешивании, укладке и т. д.) бетонная или растворная смесь с добавкой отличается повышенной пластичностью. Такое свойство гидрофобизующих смесей объясняется специфическим смазочным действием тончайших слоев по-верхностно-активныхвеществ, распределяемых в смеси.

Кроме того, эти добавки предохраняют цементы от быстрой потери активности при перевозке или хранении. В качестве гидрофобизующих добавок раньше применялись в основном природные продукты — некоторые животные жиры, алеиновая и стеариновая кислоты. Развитие химической промышленности дало возможность широко использовать новые гидрофобизующие добавки— битумные дисперсии (эмульсии и эмульсосуспензии), нафтеновые кислоты и их соли, окисленные, синтетические жирные кислоты и их кубовые остатки, кремнийорганические полимеры и др.

Воздухововлекающие добавки

Воздухововлекающие добавки позволяют получать бетонные (растворные) смеси с некоторым дополнительным количеством воздуха. Чтобы повысить пластичность смеси, обычно увеличивают объем вяжущего теста. Вовлекая воздух, увеличивается объем вяжущего теста без введения лишнего цемента. Поэтому удобоукладываемость такой системы повышается.

К тому же воздухововлекающие добавки образуют и ориентированные слои, активные в смазочном отношении. Широко применяют воздухововлекающие добавки на основе смоляных кислот: смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ), омыленный древесный пек и др.

К ускорителям твердения цемента,увеличивающим нарастание прочности бетона, особенно в ранние сроки, относятся хлорид кальция, сульфат натрия, нитрит-нитрат-хлоридкальция и др.

Влияние хлористого кальция на повышение прочности бетона объясняется его каталитическим воздействием на гидратацию C3S и C2S, а также реакцией с С3А и C4AF. Ускорители твердения не рекомендуется применять в железобетонных конструкциях и предварительно напряженных изделиях с диаметром арматуры менее 5 мм и для изделий автоклавного твердения, эксплуатирующихся в среде с влажностью более 60%. Сульфат натрия может вызвать появление высолов на изделиях.

В нитрит-нитрат-хлоридекальция ускоряющее действие хлорида сочетается с ингибирующим действием нитрата кальция. Противоморозные добавки — поташ, хлорид натрия, хлорид кальция и другие — понижают точку замерзания воды, чем способствуют твердению бетона при отрицательных температурах. Для замедления схватывания применяют сахарную патоку и добавки СДБ, ГКЖ-10иГКЖ-94.

Пено- и газообразователи применяют для изготовления ячеистых бетонов. К пенообразователям относятся клееканифольные, смолосапониновые, алюмосульфонафтеновые добавки, а также пенообразователь ГК. В качестве газообразователей применяют алюминиевую пудру ПАК-3 и ПАК-4.

Комбинированные добавки, например пластификатор СДБ, ускоритель твердения (хлористый кальций) с ингибитором (нитратом натрия), способствуют экономии цемента. При этом ускоритель твердения нейтрализует некоторое замедление твердения смеси в раннем возрасте.

Специальные добавки обеспечивают получение водонепроницаемых растворов или бетонов, регулируют сроки схватывания и др.

 

Во время приготовления бетонных смесей добавляют следующие виды химических добавок, которые способны улучшить характеристики бетонной смеси и уменьшить расход цемента:

1.Индивидуальные- ПАВ,электролиты,полимерные смолы и другие.

2. Комплексные -ПАВ ( СДБ+ГКЖ-94,СДБ+СНВ и другие),комплексные электролиты следующих соединений(ННК+ННХК).

3.Комплексные- ПАВ и электролиты(СДБ+Na2SO4; СДБ+ННХК, СДБ+Na2SO4; СДБ+NaNO3 и другие.

Пав используются также довольно широко и в виде пластифицирующих добавок, которые позволяют не только экономить цемент но и интенсифицировать процесс твердения .Также за счет использования  пластифицирующих добавок,удается снизить энергозатраты при приготовлении бетонных смесей. Применении ПАВ в рациональных, и строго дозированных количествах, позволяет снизить энергозатраты во время приготовления бетонных смесей до 50 процентов.

Широко используются на ряду с другими видами добавок суперпластификаторы С-3,НИЛ-10 ,С-4,10-03,КМБ и другие.Использование таких пластификаторов позволяет увеличивать на много прочность бетона,уменьшить водопотребность бетонной массы не уменьшая подвижность и удобоукладываемость.использование суперпластификатора 10-03 показало что увеличение подвижности бетонной смеси происходит  в 7 раз.

При уменьшении доли цемента и при использовании такого же пластификатора 10-03,водопотребность бетонной массы уменьшается в два раза.Прочность бетонной массы,при этом после суточного твердения возрастает примерно до 70 процентов,а при тепловой обработки до 20 процентов.

Суперпластификаторы готовятся на основе меламиноформальдегидных смол.Также на основе продуктов конденсации нафталинсульфокислоты,формальдегида,модифицированных лигносульфонатами.На ряду с этими суперпластификаторами на предприятиях по производству бетонов применяются активно и более дешевые пластификаторы.

В частности в роли ПАВ широко используют более дешевую добавку -хлорид кальция в качестве ускорителя твердения вяжущих веществ.Но такой пластификатор вызывает коррозию стальной арматуры и уменьшает стойкость бетона ( цементного камня) в сульфатной среде. Поэтому применение такой добавки в бетонах ограничено.

Сульфат натрия используют преимущественно при тепловлажностной обработке бетона.Использование сульфата натрия  дает снижение расхода цемента до 10 процентов,а также сокращается время тепловлажной обработки бетона, цикл обработки может сократится от 20 до 30 процентов.

Нитрат натрия также применяется в основном при тепловлажной обработки бетонной смеси. Использование нитрат натрия совместно с пластификатором СДБ сокращает время пропаривания до 25%, а расход цемента уменьшается до 14%. Для увеличения водопроницаемости бетона в состав бетона вводят нитрат кальция.

Комплексные добавки

Комплексные добавки в основном влияют на такие важные характеристики бетона, как темп роста прочности бетона,подвижность,сроки схватывания, усадка, морозостойкость, коррозионная стойкость и другие.

Применение комплексных добавок в бетонной смеси главным образом вызвано необходимостью уменьшить коррозию стальной арматуры,усадку,а также возможность увеличения прочности. Введение комплекса таких солей как CaCl2+NaNO2, позволяет исключить практически полностью коррозию стальной арматуры. Коррозия арматуры в бетоне происходит  за счет агрессивных ионов хлора, которые регулируется солями CaCl2+NaNO2. Для увеличения прочности в бетонную смесь вводят хлорид кальция.

Применение добавки Na2SO4 ( от 0,8 до 1.2 % ) совместно с СДБ (0,15…0,2%)  при использовании кассетной технологии ,существенно снижается расход цемента -от 8 до 10 процентов.Экономить цемент и сокращать время затраченное на пропаривание бетонных изделий позволяет также добавка СДБ+NaOH. Влияние расхода цемента на прочность пропаренного бетона с добавками : KCl + (0,5 + 1,2)% Na2SO4 и Na2S2O3 + (0,7 + 1)% Na2SO4 и других показано в таблице-1.

Таблица-1. Влияние вида и количество комплексных добавок на расход цемента

 

 

 

 

 

Предложенные комплексные добавки позволяют снизить расход цемента с 350 до 298 кг/м³, то есть получить экономию до 15% вяжущего с сохранением отпускной и марочной прочности бетона. В связи с ограниченным  обеспечением строительной индустрии электролитами большое значение имеет их применение в комплексе с ПАВ. При этом резко повышается эффективность химических добавок, сокращается в 3…6 раз потребное количество электролитов.

При добавке ННХК в количестве 2…3 % от массы цемента заданная подвижность бетонной смеси достигается при меньшем ( на 6,1…6,5 %) расходе цемента. При добавке 0,5 % ННХК пластифицирующее действие отсутствует. Применение комплексной добавки из СДБ и 0,5 % ННХК оказывает сильное пластифицирующее действие и позволяет не только снизить расход цемента на 10% но и уменьшить жесткость смеси с 19 до 10 с.

Введение комплексных добавок из ПАВ и ННХК улучшает  технологические свойства бетона. При введении в бетон комплексных добавок ( при соответствующем сокращении расхода цемента на 9…12 %) получается бетон с F 500…F 1000,что увеличивает срок службы конструкций. Предельное количество пластифицирующих добавок в расчете на сухое вещество приведено в таблицу-2.

Таблица-2. Рекомендуемое количество пластифицирующих добавок а также пластифицирующе-воздухововлекающих добавок для тяжелого и легкого бетонов.

 

 

 

 

 

Рекомендуемое количество воздухововлекающих добавок для тяжелых и легких бетонов ,% по массе следующее:

СНВ, СПД, ЦИНПС 1-0,005…0,025;

КМ, БС, ГК, СМПН-0,05…0,15;

ГКЖ-94-0,06…0,08( расход приведен по сухому веществу).

 

 

РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

stroivagon.ru

Поверхностно-активные добавки для бетона

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) значительно улучшают технологические свойства бетонной смеси и строительно-технические свойства бетонов. Эти добавки, вводимые в малых дозах (0,01—0,25% от массы цемента), оказываются мощными регуляторами ряда важных свойств бетонов и растворов.

Поверхностно-активные добавки подразделяются на следующие группы: пластифицирующие, пластифицирующе-воздухововлекающие, воздухововлекающие, микрогазообразующие.

Пластифицирующие добавки. Поверхностно-активные вещества, входящие в состав добавки, адсорбируясь на поверхности клинкерных зерен цемента, уменьшают трение между ними, благодаря чему смесь становится более пластичной (текучей). Пластифицирующий эффект добавки увеличивается с повышением тонкости помола цемента, его расхода в бетоне, исходной подвижности бетонной смеси.

При применении мелких песков, шлакопортландцементов или пуццолановых портландцементов пластифицирующие добавки способствуют вовлечению в бетонную смесь заметного количества воздуха (до 2%), что приводит к увеличению ее связности и улучшению удобоукладываемости.

Однако ПАВ замедляют гидратацию цемента, что приводит к замедлению темпа твердения бетона в раннем возрасте, а превышение оптимальной дозировки добавки может привести к значительному замедлению роста прочности и даже к "отравлению" бетона (при дозировках более 1%). Меньше всего это отрицательное действие пластификаторов сказывается при введении их в бетон на быстротвердеющих и высокоалюминатных портландцементах, подвергающихся тепловой обработке.

Пластифицирующие добавки не изменяют прочности сцепления бетона с арматурой и не вызывают коррозии последней, несколько повышают трещино- и морозостойкость бетона, особенно если в смесь вводится заметное количество воздуха.

Пластифицирующе-воздухововлекающие добавки способствуют повышению связности смеси и ее однородности.

Замедляющее действие добавки на скорость гидратации цемента, а также увеличенное содержание воздуха в смеси приводит к замедлению темпа твердения бетона, понижению его прочности. Однако при содержании вовлеченного воздуха не более 5% значительно улучшаются формовочные свойства бетонной смеси, что позволяет несколько уменьшить значение В/Ц и сократить расход цемента.

Пластифицирующе-воздухововлекающие добавки повышают морозостойкость бетона не менее чем в 1,5—2 раза благодаря вовлекаемому воздуху и гидрофобизации стенок пор капилляров. Они повышают прочность бетона при растяжении, его трещиностойкость, газо- и водонепроницаемость, солестойкость, не оказывают отрицательного влияния на сцепление бетона с арматурой.

Введение этих добавок уменьшает появление выцветов на поверхности затвердевшего бетона.

Воздухововлекающие добавки. ПАВ, входящие в состав этих добавок, как активные пенообразователи способствуют вовлечению бетонной смесью воздуха в виде пузырьков сферической формы диаметром 25—250 мк. Объем вовлекаемого бетоном воздуха определяется количеством добавки, зерновым составом и минералогической природой заполнителей, расходом цемента и его составом, способом и продолжительностью перемешивания. Практически воздух вовлекается растворной частью бетона и прежде всего зернами песка размером 0,3—1 мм. Увеличение в песке фракций менее 0,3 мм, равно как и увеличение расхода цемента, снижает объем вовлекаемого воздуха.

Увеличение содержания воздуха в бетоне приводит к уменьшению его прочности. Однако при содержании воздуха не более 5% пластифицирующее действие добавок позволяет уменьшить В/Ц и получать бетон требуемой прочности с сокращенным расходом цемента. Эффективность применения воздухововлекающих добавок повышается с увеличением В/Ц бетона, снижением расхода цемента и уменьшением содержания в нем трехкальциевого алюмината.

Воздухововлекающие добавки практически не замедляют гидратацию цемента и поэтому эффективнее пластифицирующих при коротких и умеренных режимах тепловой обработки бетона.

Воздухововлекающие добавки повышают морозостойкость бетона не менее чем в 2—3 раза, существенно не снижают сцепления бетона с арматурой, несколько увеличивают прочность бетона при растяжении, газо- и водонепроницаемость.

Микрогазообразующие добавки. При введении в состав бетонной смеси этих добавок в бетоне образуются равномерно распределенные замкнутые поры. Эффект газообразования зависит от количества введенной добавки, температуры твердения, содержания щелочи в цементе. Эти добавки должны обеспечивать дополнительное образование газа в количестве 1—2%.

Введение микрогазообразующей добавки практически не сказывается на формовочных свойствах смеси, но существенно замедляет твердение бетона на ранних стадиях, что вызывает необходимость удлинения предварительного выдерживания бетона перед тепловой обработкой.

Бетоны с этими добавками характеризуются повышенной прочностью при растяжении, повышенной солестойкостью в условиях капиллярного подсоса, попеременного увлажнения и высушивания. Кроме того, мелкопористая структура бетона и частичная гидрофобизация внутренней поверхности пор и капилляров обеспечивает высокую морозостойкость, газо- и водонепроницаемость и долговечность бетона.

Комплексные добавки. В бетонах успешно применяются сочетания добавок различного действия, так называемые комплексные добавки.

С точки зрения улучшения свойств бетонных смесей и затвердевших бетонов комплексные добавки предпочтительнее, чем каждая из добавок в отдельности.

Применяются комплексные добавки-ускорители твердения в сочетании с пластифицирующей, пластифицирующе-воздухововлекающей, воздухововлекающей или микрогазообразующей добавкой; пластифицирующие в сочетании с воздухововлекающей или с микрогазообразующей добавкой; а также ускорители твердения совместно с ингибиторами коррозии стали.

При применении ускорителей твердения совместно с пластифицирующей или воздухововлекающей добавкой ускоритель твердения частично или полностью нейтрализует отрицательное действие последних на схватывание и твердение бетона.

Комплексная добавка, как правило, позволяет в большей степени уменьшить расход цемента, чем одинарная, однако применение добавки, состоящей из двух составляющих, менее технологично и поэтому ее целесообразно применять лишь в тех случаях, когда одинарная добавка не обеспечивает требуемого эффекта.

www.stroimt.ru

Разновидности портландцемента

Особые свойства портландцементу можно придать:

  1. регулированием минерального состава.

  2. введением минеральных или органических добавок

  3. регулированием тонкости помола.

  1. Быстротвердеющие портландцементы.

    1. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ), характеризуется повышенной прочностью в 3-х суточном возрасте

Rcж= 25 –28 МПа

Это достигается во первых регулированием минерального состава

C3S+C3A= 60-65%, т.е. увеличением содержания быстротвердеющих минералов алита и трехкальциевого алюмината и во вторых, увеличением тонкости помола. Удельная поверхность БТЦ равна 3500-4000 см2/г.

Выпускают БТЦ двух марок: М400 и М500.

1.2 Особо быстротвердеющий цемент (ОБТЦ), имеет прочность через одни сутки твердения порядка 20 МПа (Rcж= 20 – 25 МПа). Это достигается еще большим содержанием быстротвердеющих минералов:

C3S– 65%

C3A– 8% и ещё более тонким помолом от 4000 до 6000 см2/г. Выпускают ОБТЦ марки 600.

1.3 Сверх быстротвердеющий цемент (СБТЦ),имеет высокую прочность на сжатие через 6 часов

Rcж = 10 –15 МПа

По химическому составу и тонкости помола такой же как ОБТЦ, но дополнительно содержит ускорители твердения хлориды CaCl2 и фторидыCaF2

Применение.

Эти цементы применяют для бетонов сборных конструкций с повышенной отпускной прочностью, в основном в зимних работах и для ремонта. Коррозионная стойкость у этих цементов пониженная.

  1. Сульфатостойкий портландцемент.

Этот цемент способный противостоять сульфоалюминатной коррозии ( коррозии 3-его вида). Он характеризуется пониженным содержанием 3-х кальциевого алюмината С3А 5%. Кроме того, характеризуется пониженным тепловыделением и более замедленным твердением, но более высокой морозостойкостью. Выпускают марок 300,400 и 500.

3. Портладцементы с поверхностно-активными веществами (пав).

ПАВ – это вещества понижающие поверхностное натяжение на границе раздела фаз и состоящие в основном из длительных углеводородных молекул и полярных круг. ( Рассмотрим на примере олеиновой кислоты С17Н33СООН. Если нарисуем схематично эту молекулу, то она будет представлена в следующем виде

не смачивается водой,

смачивается водой, гидрофобное состояния гидрофильное состояние С17Н33

В зависимости от того, гидрофобными или гидрофильными концами ориентируется ПАВ на цементе, он придаёт ему либо гидрофильное, либо гидрофобное состояние.

Гидрофобное свойство

Гидрофильное свойство

3.1 Пластифицированный портландцемент.

Его получают совместным помолом ПЦ клинкера с гипсом и пластифицирующей добавкой.

В качестве пластифицирующей добавки применяют ЛСТ – лигносульфанат технический.

Эта добавка адсорбируется на цементных зёрнах гидрофильными концами наружу и притягивает к себе молекулы Н2О образуя вокруг твёрдых частиц адсорбционно водные прослойки, которые снижают силы трения между частицами, повышая пластичность цементного теста.

Введение от 0,15 до 0,25% этой добавки позволяют уменьшить расход воды на 10-15% при сохранении заданной подвижности, повысить прочность и морозостойкость бетонов и растворов.

Применение.

Применяется в основном в дорожном строительстве и аэродромном.

3.2 Гидрофобный портландцемент.

Он представляет собой продукт совместного помола портландцементного клинкера с гипсом и гидрофобной добавкой.

В качестве гидрофобной добавки применяют олеиновую кислоту, мылонафт и асидол (продукт переработки нефти).

Они ориентируются на цементе гидрофобными концами наружу и отталкивают воду, замедляя протекание реакции гидратации. Эти добавки необходимы при длительной транспортировки и хранении цемента.

При перемешивании гидрофобного цемента с водой и заполнителями ПАВ сдирается с цементных зерён и переходит в состав бетона или раствора. Поэтому бетонные и растворные смеси на гидрофобном цементе отличаются повышенной пластичностью, а после затвердевания – повышенной морозостойкостью и водонепроницаемостью.

  1. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ С УМЕРЕННОЙ ЭКЗОТЕРМИЕЙ.

Его изготавливают регулированием минерального состава таким образом, чтобы минералов, выделяющих большое количество тепла было меньше алита

C3S <50% и целита C3A < 8%

Этот портландцемент используют для массивных гидротехнических сооружений. Кроме того, он обладает несколько повышенной сульфатостойкостью за счёт ограничения C3A.

  1. ТАМПОНАЖНЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ.

Их применяют для тампонирования (цементирования) нефтяных и газовых скважин для изоляции их от грунтовых вод, поскольку тампонажные растворы содержат много воды (40 – 60%), то тампонажные портландцементы для ускорения твердения содержат в большом количестве C3S.

  1. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ ДОРОЖНЫЙ.

Получают совместным помолом ПЦ клинкера, в котором повышенное содержание С3S, но ограниченное С3А – до 8%, а также гипса – до 3,5% по SО3. Пластифицирующих добавок при помоле добавляют не более 0,3%. Присутствие гранулированного доменного шлака допускается до 15% массы цемента. Выпускается этот цемент двух марок: 400 и 500. Начало схватывания не ранее 2 ч после затворения водой. Это позволяет перевозить пластичную бетонную смесь к месту её укладки.

Дорожный ПЦ предназначен для устройства бетонных покрытий автомагистралей, придавая им повышенную морозостойкость, деформативность, прочность при изгибе и ударной нагрузке, а также низкие показатели истираемости и усадки.

studfiles.net

Общие сведения о применении ПАВ в цементных системах

ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Цементный строительный раствор в момент изготовления - это систе­ма, состоящая из различных компонентов, в том числе цемента, заполнителей и воды. Каждое твердое вещество в данном случае, независимо от его распре­деления в системе, представляет собой отдельную фазу - совокупность от­дельных частей системы, одинаковых по составу и свойствам и отделенных от остальных частей системы поверхностью раздела.

В нашем случае каждое зерно песка может быть отделено от аналогичных частичек прослойками воды или частицами цемента, но так как по составу и свойствам зерна песка практически не отличаются одно от другого, то их рас­сматривают как одну фазу. Равным образом и все частицы цемента, вводимого в состав строительного раствора, считаются другой твердой фазой.

Зерна цемента очень малы, их размерность лежит в пределах 1-100 микрон. Чем дисперснее вещество, тем больше его удельная поверхность. Удельная по­верхность цементов, определяемая по методу воздухопроницаемости, состав­ляет в среднем 3000-3500 см2/г. Этот метод вполне пригоден для практических нужд и им повсеместно пользуются. Однако он не является достаточно точным, так как не отражает истинной поверхности цементных зерен, обычно имеющих развитый микрорельеф, микротрещины и микрощели.

По этой причине реальная микрогеометрическая поверхность цементной частицы во много раз больше ее кажущейся геометрической поверхности. Зна­чительно более достоверны показатели удельной поверхности, определяемые по адсорбции азота. Согласно этим методикам, удельная поверхность современ­ных цементов составляет в среднем около 20 000 см2/г. Нетрудно подсчитать, что суммарная поверхность цементного порошка, идущего на изготовление 1 м3 бетона при расходе цемента 400 кг/м3, составляет 800 000 м2. А если сюда до­бавить еще поверхность заполнителей (их удельная поверхность значительно меньше, чем цемента, но все равно ее нужно учитывать), то окажется, что по­верхность частиц твердых фаз в 1 м3 бетонной смеси приближается к 1 км2.

Предположим, что при изготовлении 1 м3 бетонной смеси вводят 180-190 л воды. Теоретически такое количество воды нужно распределить на огромной поверхности твердых частиц и получить практически однородную смесь. Сме­шивание компонентов - одна из важнейших задач в технологии бетонов и стро­ительных растворов. В частности, равномерное перемешивание способствует более полному и быстрому физико-химическому взаимодействию цементных частиц с водой. Вода, вводимая в бетонную смесь при ее изготовлении, должна прежде всего равномерно распределиться, при этом тончайшим слоем смочить всю суммарную поверхность цементных частиц и заполнителей.

Но вода обладает значительным поверхностным натяжением, то есть между молекулами воды, находящимися в ее поверхностном слое на границе раздела фаз, действуют значительные силы сцепления, препятствующие ее растеканию. Так как из всех геометрических тел шар обладает наименьшим отношением по­верхности к объему, другими словами, отличается наиболее «экономным» раз­витием поверхности, то именно благодаря поверхностному натяжению жид­кость в свободном состоянии стремится не растекаться в тонкую пленку, а обра­зовывать шарообразные капли. Это мы наблюдаем повседневно при медленном выливании жидкости из какого-либо сосуда, при попадании воды на горячую поверхность (образуются отдельные капли), при растекании ртути, при выпа­дении дождя. Следовательно, большое поверхностное натяжение воды препят­ствует ее равномерному распределению на твердых частицах бетонной смеси.

Некоторые вещества, а именно поверхностно-активные (в дальнейшем ПАВ) способны существенно снижать поверхностное натяжение воды у данной поверхности раздела фаз, например, на границах раздела фаз «вода - твердое тело», «вода - воздух». Всем известный с детства пример проявления действия этих веществ - мыльные пузыри. Можно раздуть мыльный пузырь диаметром даже более 20 см. Это удается сделать потому, что на обеих сторонах тончайшей водяной оболочки пузыря находятся молекулы ПАВ. В таком состоянии слой воды не стремится сжаться, а наоборот, легко поддается растяжению, становясь как бы подобием резины.

Таким образом, добавки ПАВ, снижая поверхностное натяжение воды, тем самым облегчают равномерность ее распределения тонким слоем на поверхно­сти твердых тел.

Добавки ПАВ существенным образом влияют на бетонные композиции как в период их приготовления, так и на стадии эксплуатации уже готовых изделий.

Пеноблок – один из часто используемых в строительстве домов материал. Он обладает многими преимуществами: небольшой вес, удобные для работы габариты и невысокая стоимость. В то же время строениям из пеноблоков …

Состав зависит от места применения пеноблоков, учитывающий климатические условия местности. Основные элементы в составе (которые должны соответствовать ГОСТу), - цемент, песок, вода и пенообразующие добавки. В погоне за выгодой могут …

Пеноблоки сегодня – это очень популярные стройматериалы для возведения современных сооружений и зданий. Они производятся из цементной смеси, в которую добавляется песок с пенообразователем и водой. В отдельных вариантах в …

msd.com.ua


Смотрите также