Для улучшения характеристик бетона в нем используются различные виды добавок.
Добавка в бетон определяется как материал, добавляемый в бетон помимо заполнителя, воды и цемента.
Виды добавок в бетон
Добавки для бетона бывают разных типов и бывают следующих видов:
1. Водоредуцирующие добавки
Водоредуцирующие добавки, само название определяет, что они используются для минимизации потребности в воде в бетонной смеси. Работоспособность является важным свойством бетона, которое улучшается при добавлении воды, но если воды добавляется больше, чем требуется, это влияет на прочность и долговечность бетона.
В дополнение к повышению обрабатываемости, она также улучшает прочность бетона, обеспечивает хорошее сцепление между бетоном и сталью, предотвращает растрескивание, сегрегацию, ячеистость, кровотечение и т.д.
Водоредуцирующие добавки также называются пластификаторами и делятся на три типа: пластификаторы, пластификаторы среднего уровня и суперпластификаторы. Обычный пластификатор снижает потребность в воде до 10%, пластификаторы среднего диапазона снижают потребность в воде до 15%, а суперпластификаторы снижают потребность в воде до 30%.
В качестве пластификаторов обычно используются лигносульфонаты кальция, натрия и аммония. Некоторые из суперпластификаторов нового поколения – на основе акриловых полимеров, поликарбоксилатов, мультикарбовилатэфиров и т.д.
Водоредуцирующая добавка
2. Ретардирующие добавки
Замедляющие добавки замедляют скорость гидратации цемента на начальной стадии и увеличивают время схватывания бетона. Их также называют замедлителями схватывания и используют, особенно в зонах высоких температур, где бетон схватывается быстро.
Быстрое схватывание в некоторых ситуациях может привести к разрыву структуры, плохому сцеплению между поверхностями, образованию ненужных пустот в бетоне и т.д. Замедлители полезны для устранения такого рода проблем.
Обычно в качестве замедляющей добавки используется сульфат кальция или гипс. Крахмал, целлюлозные продукты, обычный сахар, соли кислот – это некоторые другие замедлители. Большинство водоредуцирующих добавок также действуют как замедляющие добавки, и их называют замедляющими пластификаторами.
Замедляющая добавка (гипс)
3. Ускоряющие добавки
Ускоряющие добавки используются для сокращения начального времени схватывания бетона. Они ускоряют процесс начальной стадии твердения бетона, поэтому их также называют ускорителями. Эти ускорители также повышают прочность бетона на ранней стадии за счет увеличения скорости гидратации.
Более раннее твердение бетона полезно в ряде ситуаций, таких как раннее снятие опалубки, меньший период твердения, аварийные ремонтные работы, для строительства в регионах с низкими температурами и т.д.
К ускоряющим добавкам относятся триэтеноламин, формиат кальция, кремнезем, хлорид кальция, тонкодисперсный силикагель и др. Хлорид кальция является дешевой и часто используемой ускоряющей добавкой.
Ускоритель (кремнеземистый песок)
4. Воздухововлекающая добавка для бетона
Воздухововлекающие добавки – одно из самых важных изобретений в технологии бетона. Их основная функция заключается в повышении прочности бетона в условиях замораживания и оттаивания. При добавлении в бетонную смесь эти добавки образуют миллионы некоалесцирующих пузырьков воздуха по всей смеси и улучшают свойства бетона.
Увлечение воздуха в бетон также улучшает обрабатываемость бетона, предотвращает сегрегацию и кровотечение, снижает удельный вес и модуль упругости бетона, улучшает химическую стойкость бетона и уменьшает содержание цемента, песка или воды в бетоне и т.д.
Наиболее используемыми воздухововлекающими добавками являются смола Винсол, Дарекс, Типол, Чикол и др. Эти добавки изготавливаются из натуральных древесных смол, щелочных солей, животных и растительных жиров и масел и т.д.
Влияние замораживания и оттаивания на бетон
5. Пуццолановые добавки
Пуццолановые добавки используются для приготовления плотной бетонной смеси, которая подходит для водоудерживающих сооружений, таких как плотины, водохранилища и т.д. Они также снижают теплоту гидратации и тепловую усадку.
Лучшие пуццолановые материалы в оптимальном количестве дают наилучшие результаты и предотвращают или снижают многие риски, такие как щелочная реакция заполнителя, выщелачивание, сульфатная атака и т.д.
Пуццолановые материалы, используемые в качестве добавок, бывают природными или искусственными. Пуццолановые материалы природного происхождения – это глина, сланец, вулканические туфы, пумицит и т.д., а искусственные пуццоланы – это зола-унос, кремнезем, доменный шлак, зола рисовой шелухи, сурхи и т.д.
Зола-унос
6. Влагоизоляционные добавки
Влагостойкие или водостойкие добавки используются для того, чтобы сделать бетонную конструкцию непроницаемой для воды и предотвратить появление сырости на поверхности бетона. В дополнение к водонепроницаемым свойствам, они также действуют как ускорители на ранней стадии затвердевания бетона.
Влагостойкие добавки выпускаются в жидкой форме, в виде порошка, пасты и т.д. Основными компонентами этих добавок являются сульфат алюминия, сульфат цинка, хлорид алюминия, хлорид кальция, силикат натрия и т.д., которые являются химически активными заполнителями пор.
Влажность на поверхности бетона
7. Газообразующие добавки
Алюминиевая пудра, активированный уголь, перекись водорода – это обычно используемые газообразующие химические добавки. При добавлении газообразующих добавок они вступают в реакцию с гидроксидом, образующимся при гидратации цемента, и образуют в бетоне мельчайшие пузырьки газообразного водорода.
Диапазон образования пузырьков в бетоне зависит от многих факторов, таких как количество добавки, химический состав цемента, температура, тонкость и т.д. Образующиеся пузырьки помогают бетону противостоять проблемам оседания и кровотечения.
Порошок активированного угля
Газообразующие добавки также используются для приготовления легкого бетона. Для обеспечения устойчивости к оседанию и кровотечению используется небольшое количество газообразующих добавок, которое обычно составляет 0,5 – 2% по весу цемента. Но для изготовления легкого бетона рекомендуется большее количество, обычно 100 грамм на мешок цемента.
8. Воздухововлекающие добавки
Воздухововлекающие добавки используются для удаления избыточного воздуха из пустот бетона. Иногда заполнители могут выделять газ в бетон, и количество воздуха в нем больше, чем требуется, тогда этот тип добавок полезен.
Некоторые из наиболее часто используемых воздухововлекающих добавок – трибутилфосфат, силиконы, нерастворимые в воде спирты и т.д.
9. Добавки, предотвращающие расширение щелочного заполнителя
Расширение щелочного заполнителя в бетоне происходит в результате реакции щелочи цемента с кремнеземом, присутствующим в заполнителе. Он образует гелеобразное вещество и вызывает объемное расширение бетона, которое может привести к растрескиванию и разрушению.
Использование пуццолановых добавок предотвращает щелочно-агрегатную реакцию, а в некоторых случаях также полезны воздухововлекающие добавки. Обычно для снижения риска щелочной реакции заполнителя используются алюминиевая пудра и соли лития.
Влияние реакции щелочного заполнителя на бетон
10. Противовымывные добавки
Противовымывающие добавки используются в бетоне, особенно для бетонных конструкций, находящихся под водой. Они защищают бетонную смесь от вымывания под давлением воды. Они улучшают связность бетона.
Этот тип добавок готовится из натурального или синтетического каучука, загустителей на основе целлюлозы и т.д.
Подводное бетонирование
11. Затирочные добавки
Добавки для затирки добавляются в затирочные материалы для улучшения свойств затирки в соответствии с требованиями к затирке. Иногда требуется быстротвердеющий цементный раствор, а иногда – медленнотвердеющий, чтобы проникать в глубокие трещины или расщелины.
Поэтому в зависимости от ситуации в качестве добавок для затирки используются различные примеси. Ускорители, такие как хлорид кальция, триэтаноламин и т.д., используются в качестве добавок для затирки, когда затирка должна быстро схватываться. Аналогично замедлители, такие как муциновая кислота, гипс и т.д., используются для замедления времени схватывания затирки.
Газообразующие примеси, такие как алюминиевая пудра, добавляются в затирочный материал для противодействия оседанию фундамента.
Затирка
12. Добавки, предотвращающие коррозию
Коррозия стали в железобетонных конструкциях является общим явлением, и она усиливается, когда конструкция подвергается воздействию соленой воды, промышленных дымов, хлоридов и т.д. Для предотвращения или замедления процесса коррозии используются добавки, предотвращающие коррозию.
Некоторые из антикоррозионных добавок, используемых в железобетоне, – это бензоат натрия, нитрат натрия, нитрит натрия и т.д.
Коррозия стали в бетоне
13. Связующие добавки
Связующие добавки используются для создания связи между старой и свежей бетонными поверхностями. В общем случае, если свежий бетон укладывается на затвердевшую бетонную поверхность, существует вероятность разрушения свежей бетонной поверхности из-за слабого сцепления со старой поверхностью.
Чтобы сделать связь более прочной, в цементный или строительный раствор добавляют связующие добавки, которые наносят на бетонную поверхность непосредственно перед укладкой свежего бетона. Этот тип добавок используется при укладке тротуаров, устройстве стяжек на крышах, ремонтных работах и т.д.
Связующие добавки представляют собой водные эмульсии и изготавливаются из натурального каучука, синтетических каучуков, полимеров, таких как поливинилхлорид, поливинилацетат и др.
Бетонное покрытие для тротуаров
14. Фунгицидные, бактерицидные, инсектицидные добавки
Для предотвращения роста бактерий, микробов, грибков на затвердевших бетонных конструкциях рекомендуется, чтобы смесь обладала фунгицидными, гермицидными и инсектицидными свойствами. Эти свойства могут быть улучшены путем добавления таких добавок, как полигалогенированные фенолы, соединения меди, эмульсии диэледрена и т.д.
Бетон, пораженный грибками
15. Красящие добавки
Красящие добавки – это пигменты, которые придают цвет готовому бетону. Добавки, используемые для получения цвета, не должны влиять на прочность бетона. Обычно красящие добавки добавляют в цемент в шаровой мельнице, после чего получается цветной цемент, который можно использовать для изготовления цветного бетона. Некоторые красящие добавки и получаемые на их основе цвета приведены в таблице ниже.
Таблица 1: Красящие добавки и их результирующие цвета
Добавка
Получаемый цвет
Железо или красный оксид
Красный
Гидроксиды железа
Желтый
Манганит бария и ультрамарин
Синий
Оксид хрома и гидроксид хрома
Зеленый
Оксид железа
Фиолетовый
Угольная сажа
Черный
Марганцевый черный, умбра сырая
Коричневый
Цветной бетон
Читайте далее:- Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
- Виды химических веществ для бетона (добавок) и их применение.
- Выбор суперпластификаторов для высокоэффективного бетона.
- Свойства и применение различных видов добавок в бетон.
- Замедлители схватывания бетона – механизм, виды и влияние на свойства.
- Роль хлорида кальция в бетоне.
- Функции добавок в свежем и затвердевшем состоянии бетона.