Модифицирующие добавки, влияющие на ускорение схватывания и твердения

Роль добавок-ускорителей схватывания цемента и твердения бетона заключается, в основном, в активизации процесса гидратации цемента, что приводит к ускоренному образованию субмикрокристаллических продуктов гидратации, обладающих высокой прочностью. Многие из добавок – ускорителей твердения в результате обменных реакций с гидроксидом кальция или с минералами цемента активно влияют на гидролиз трехкальциевого силиката, повышают содержание в жидкой фазе цемента ионов кальция и гидроксила, что приводит к пересыще-

нию системы этими ионами и ускоряет коагуляционное, а затем и кристаллизационное структурообразование гидратных новообразований.

По характеру воздействия на цементное тесто различают добавки:

• не вступающие в реакцию с компонентами цемента, но повышающие их растворимость и понижающие температуру замерзания воды;

• активизирующие процессы гидратации цемента посредством

диспергации его зерен, разрушения силикатных составляющих и повышения их растворимости в воде;

• ускоряющие процессы гидратации цемента, вызываемые реакциями обмена, которые приводят к образованию гелей гидроксидов

кальция и снижают температуру замерзания воды;

• способствующие выделению тепла при гидратации цемента и

понижающие температуру замерзания воды.

Как правило, добавки-ускорители схватывания и твердения бетона представляют собой электролиты (соли, кислоты, основания), поэтому при растворении этих добавок в воде образуются сольваты – более или менее прочные соединения молекул добавок с водой. В результате химические и физические свойства воды меняются. Например, при растворении в воде хлорида кальция понижается температура замерзания воды тем значительнее, чем выше концентрация растворенной соли.

Ускорители твердения при введении в бетонную смесь в количествах 0, 5–3, 0% от массы цемента интенсифицируют процессы гидратации и оказывают положительное влияние на формирование структуры цементного камня.

За счет ускорения твердения бетона можно снизить расход цемента, пара, увеличить оборачиваемость форм. Такие добавки, как хлорид кальция, хлорид-нитрит-нитрат кальция, хлорид алюминия, сульфат натрия при естественном твердении бетона при положительной температуре увеличивают скорость набора прочности в 3–4 раза, что позволяет через 24 часа с момента окончания формования получать бе-

тон с 50–60% отпускной прочностью. При применении этих и некоторых других ускорителей твердения бетонов, подвергаемых пропариванию, появляется возможность в 2 раза сократить продолжительность изотермического прогрева, либо на 20% сократить расход тепловой энергии, или на 10–15% сократить расход цемента.

Основные виды добавок-ускорителей твердения бетона, которые нашли наибольшее применение в производстве железобетонных конструкций. Оптимальные дозировки этих добавок находятся в пределах 1-3% от массы цемента и зависят от вида цемента, назначения конструкций, наличия арматуры, и ряда других условий. Как видно из данных табл. 3.1, введение добавок-ускорителей твердения повышает прочность бетона на 50-60%, что может быть использовано для снижения удельного расхода цемента или тепловой энергии при пропаривании.

Наиболее распространенной добавкой-ускорителем твердения является хлорид кальция. Его способность интенсифицировать процесс твердения бетона кроме адсорбционного взаимодействия с цементными зернами, объясняется способностью к образованию некоторых комплексных солей, в частности: оксихлорида и гидрохлоралюмината, а в присутствии гипса также гидросульфоалюминатов кальция. При этом гидроксид кальция связывается в нерастворимые соединения и происходит ускорение гидратации цемента.

Положительным качеством хлористого кальция является способность оказывать ускоряющее действие во все сроки твердения и на все виды цементов, а также увеличивать конечную прочность бетона. Отрицательное свойство этой добавки – выделение хлор-ионов, вызывающих коррозию стальной арматуры. Этот недостаток может быть частично устранен при одновременном введении в бетоны ингибиторов коррозии стали типа нитрита натрия или нитрита кальция. Другие добавки этой группы обладают следующими особенностями. Хлорид натрия менее эффективен как ускоритель, но столь же опасен как стимулятор коррозии арматуры. Сульфат натрия ускоряет твердение только в начальные сроки. Нитрат кальция, нитрит-нитрат и нитрит-нитрат-хлорид кальция дают увеличение прочности со временем и значительно повышают водонепроницаемость бетона, ионы натрия и калия могут вызывать коррозию бетона.Влияние хлорида кальция на прочность бетонов, приготовленных на различных цементах и подвергнутых тепловой обработке, приводится в работе [8]. Хлорид кальция как катализатор, ускоряет гидратацию C3S и C2S. Влияние его как при нормальном твердении, так и при про-

паривании одинаково.Технология пропаривания с добавкой хлористого кальция изменяется. При оптимальном содержании добавки можно уменьшать наполовину время выдержки изделий. Оптимальная температура пропаривания бетонов на портландцементах понижается на 10–15°С. Максимальный эффект при использовании хлорида кальция достигается в бетонах полученных из жестких смесей, а также в бетонах при коротком режиме пропаривании. С увеличением удельной поверхности цемента (свыше 400 м2/кг) влияние хлорида кальция понижается. Оптимальное содержание хлорида кальция в бетоне на портландцементе находится в пределах от 0, 6 до 1, 0%. В работе [11] приводятся данные об исследовании добавки-ускорителя ННХК при форсировании режимов тепловой обработки железобетонных изделий и конструкций по кассетной и прокатной технологии в условиях непродолжительной предварительной выдержки, высокой скорости подъема температуры и кратковременной изотермической выдержки. Для того чтобы такой процесс протекал без ухудшения структуры бетона и его физико-механических свойств добавка должна обеспечить прогрессивное ускорение роста прочности бетона. Добавка ННХК в изложенных выше условиях показала высокую эффективность. При форсированных режимах тепловой обработки улучшалась структура бетона и возрастала прочность изделий. Это дос-

тигается благодаря ускорению процессов растворения клинкерных минералов и формированию новообразований в кристаллический сросток.

Применяя добавки-ускорители схватывания и твердения, следует учитывать, что они, уменьшая электрические заряды частиц цемента и, сокращая сроки их схватывания, ускоряют процессы гидратации и уплотняют структуру цементного камня в ранние сроки ее формирования. При этом эффективность добавок зависит от содержания в цементе трехкальциевого алюмината. Чем выше содержание трехкальциевого алюмината, тем сильнее проявляется уплотняющее действие добавок. При использовании высокоалюминатных цементов уплотняющее дей-

ствие добавок не проявляется из-за быстрого схватывания цемента в их присутствии.

УСКОРИТЕЛЬ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА " ПЛАСТИЛ-У" – добавка, которая согласно ГОСТ 24211-2003 относится к группе добавок ускоряющих твердение бетона и обеспечивает улучшение следующих характеристик: • увеличение прочности бетона на сжатие на 1 сутки от 80%; • увеличение водонепроницаемости на 3 ступени;

• достижение морозостойкости бетона свыше 300 циклов;

• понижение воды затворения от 20%;

• значительное улучшение формовочных свойств (удобоукладываемости, подвижности, нерасслаиваемости, жизнеспособности);

• не вызывает коррозии арматуры железобетонных изделий.

Добавка " Пластил-У" порошкообразная и вводится в бетонную или растворную

смеси в количестве 2, 0% от массы цемента непосредственно в смесь перед подачей воды, либо совместно с водой затворения. Упаковывается в бумажные мешки по 30 кг, возможна упаковка в " бигбэги" по 500 кг. Добавка сертифицирована Госстроем России (сертификат POCC RU. СЛ 10. С0000 7), имеет гигиеническое заключение Министерства здравоохранения РФ (№ 77.01.03.587.Т.25341).

РЕЛАКСОЛ – ТЕМП 3. Предназначен для производства железобетонных изделий с целью улучшения технологических свойств бетонных смесей, ускорения твердения бетона без ТВО. Возможно использование добавки для производства дорожного бетона, товарных бетонных смесей различного назначения.

Добавка интенсифицирует гидратацию цементов, способствует росту ранней прочности бетона и ускоряет твердение в начальные сроки. Не вызывает коррозии арматуры. Дозировка: от 0, 8 до 2, 0% от массы цемента по сухому веществу. Поставляется в цистернах в виде темно-коричневой жидкости или в виде пасты в полиэтиленовых бочках массой 80 кг. Плотность при 20°С: 1, 22 ± 0, 03 г/см3

, содержание хлоридов- менее 0, 1%, рН 8–9, хорошо растворяется в воде. Добавка хранится в оборудованных складских помещениях в закрытых резервуарах.

Гарантийный срок хранения 1 год. Производится по ТУ У В-2.7-19266746.001-96 (с изм. №1, 2) и ТУ 5870-029-00369171-02. Не рекомендуется смешивать данную добавку с другими добавками без согласования с производителем. Эффективность добавки зависит от минерального состава цемента и характеристик заполнителей.

Оптимальные дозировки добавок определяются экспериментально на применяемых материалах. Релаксол – ТЕМП 3 вводится с водой затворения при приготовлении бетонной смеси. Время перемешивания зависит от вида бетоносмесителя и достижения требуемой степени однородности смеси. Перед применением добавки следует произвести корректировку состава бетона. При кристаллизации добавки раствор необходимо перемешать с одновременным барботированием. Добавка соответствует санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к строительным материалам, и является химически стабильным веществом (санитарные заключения Украины № 22/157, России №77.01.03.587.П.20163.07.2). Входящие в состав добавки компоненты относятся к малоопасным веществам (4 класс опасности).

EKOSAL L – добавка, обеспечивающая быстрое и мгновенное

схватывание и твердение бетонных смесей. Удобна для торкретбетона.

Не употребляется для обычного бетонирования.

BETODUR NA - добавка, обеспечивающая быстрое схватывание и

твердение бетонных смесей c противоморозным действием. Не содержит хлоридов. Удобна для обычного бетона, железобетона и предварительно-напряженного конструкций. Повышает начальные и конечные значения прочности бетона. Применяется при производстве элементов заводского изготовления, а также при производстве товарных бетонов.

KAKODUR - высокоэффективный ускоритель, содержащий хлориды. Одновременно повышает морозоустойчивость бетона. Применяется только для неармированного бетона и бетонных конструкций заводского изготовления (плиты, боки и т.п.), значительно ускоряет процесс производства, особенно эффективен при производстве бетона в зимнее время.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Спроектированная бетонная смесь должна обеспечить требуемые свойства бетона, описанную структуру и свойства, используя материалы, предложенные в задании. Перед применением смеси необходимо сделать пробный замес в лаборатории, провести серию испытаний на подвижность и прочность и грамотно внести корректировки в состав смеси, если это необходимо: изменить содержание воды и цемента, соблюдая В/Ц, для увеличения подвижности, или изменить содержание песка, соблюдая соотношение П/Г, для увеличения жесткости.