ТехЛиб СПБ УВТ

Вода. В технологии бетонных работ воду используют для приготовления бетонных смесей и раствора, поливки бетона в процессе твердения, промывки заполнителей. Качество воды оцени­вают по содержанию вредных примесей, которые могут препят­ствовать нормальному схватыванию и твердению вяжущего ве­щества либо вызывают появление в структуре бетона новообра­зований, снижающих его прочность и долговечность, а также коррозию стальной арматуры.

Технические требования к воде для затворения и поливки бе­тона следующие. Водородный показатель воды рН должен на­ходиться в пределах от 4 до 12,5, т. е. для затворения является пригодной вода с нейтральной средой, слабокислой или слабо­щелочной. Вредными примесями в воде считаются органические вещества, растворимые соли, в особенности содержащие ионы SО₄^-2и Сl^-1, а также взвешенные частицы глины, пыли и почвы, со­держание которых не должно превышать норм.                                      

Таблица 1. Требования по содержанию вредных примесей в воде для бетонов и растворов

Назначение воды	Предельное содержание, мг/л
	раствори­мых солей	ионов SО4-2	ионов Сl-1	взве­шенных частиц
Для затворения бетонной сме­си при изготовлении преднапряженных ж/б конструкций и нагне­таемого раствора	3000	2000	600	200
Для затворения бетонной сме­си при изготовлении бетонных и ж/б конструкций с ненапрягаемой арматурой, штукатурных раство­ров и растворов для армирован­ной каменной кладки	5000	2000	2000	200
Для затворения бетонной сме­си при изготовлении бетонных неармированных конструкций, к которым не предъявляются тре­бования по ограничению образо­вания высолов, а также строи­тельных растворов для неармиро­ванной кладки	10000	2000	4500	300
Для поливки наружных по­верхностей бетонных и ж/б кон­струкций	5000	2700	2000	500

 

Особую опасность представляет присутствие в воде солей, сульфат-ионов и хлор-ионов. Они могут вызвать неконтроли­руемое изменение сроков схватывания и скорости твердения бетона. Но самое главное — возникает опасность коррозии це­ментного камня и стальной арматуры в железобетоне. При большом количестве сульфат-ионов в бетоне начинается суль­фатная коррозия, которая разрушает цементный камень и конст­рукцию в целом. Хлор-ионы вызывают коррозию стальной ар­матуры. При большом содержании растворимых в воде солей на по­верхности бетона появляются высолы, портящие внешний вид сооружений.

Органические вещества, в особенности содержащие сахар и фенолы, замедляют нормальное протекание процесса гидрата­ции цемента и тем самым снижают прочность бетона. При большом содержании сахара схватывание бетонной смеси мо­жет вообще отодвинуться на неопределенное время. Поэтому в воде затворения количество сахаров должно быть не более 100 мг/л. Содержание полифосфатов, сульфидов и цинка должно быть не более 100 мг/л каждого, нитратов — не более 500 мг/л. При большем содержании необходимо определять их влияние на прочность бетона в возрасте 7 и 28 сут., морозостойкость и водонепроницаемость (допускается изменение не более чем на 10 %), коррозионное состояние арматуры и сроки схватывания цементного теста (изменение — не более 25 %).

Вода, содержащая пенообразующие вещества, является при­годной для применения при стойкости пены не более 2 мин. Недопустимо применять воду, на поверхности которой име­ется пленка из нефтепродуктов, масел, жиров. Эти вещества мо­гут осаждаться на поверхности цементных частиц и замедлять их гидратацию. Попадая на зерна заполнителей, такие примеси препятствуют образованию прочного контакта с цементным камнем и тем самым снижают прочность бетона.

Таким образом, для затворения бетонной смеси и поливки твердеющего бетона можно без предварительной проверки при­менять питьевую воду, а также речную, озерную или воду из искусственных водоемов, не загрязненную сточными выброса­ми, солями и маслами.

Болотные, торфяные и сточные воды не разрешается приме­нять без их очистки.

Добавки к бетонам и растворам. В тяжелых, мелкозерни­стых и легких бетонах добавки применяются с целью:

• улучшения технологических свойств бетонной (раствор­ной) смеси: повышения удобоукладываемости, перекачиваемости, снижения водо- и раствороотделения;

• регулирования потери подвижности смеси во времени, ско­рости процессов схватывания, твердения и тепловыделения;

• сокращения продолжительности тепловой обработки бето­на, ускорения сроков распалубки и загрузки конструкций при естественном твердении;

• повышения прочности, водо- и газонепроницаемости бетона;

• увеличения, морозостойкости, стойкости бетона и железо­бетона в различных агрессивных средах;

• повышения защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре;

• придания гидрофобных свойств поверхности бетона;

• уменьшения расхода цемента;

• экономии топливно-энергетических ресурсов.

В зависимости от назначения (основного эффекта действия) добавки для бетонов подразделяют на регулирующие:

• свойства бетонных смесей;

• твердение бетона;

• свойства затвердевшего бетона.

Добавки для регулирования свойств бетонных смесей ши­роко применяют при изготовлении бетона и строительного рас­твора. Важнейшее свойство этих смесей — удобоукладываемость. Удобоукладываемые смеси способны равномерно запол­нять заданный объем бетонируемой конструкции под действием силы тяжести либо прикладываемых внешних сил — вибрации, штыкования, трамбования. При транспортировании бетонной смеси по бетоноводам, укладке в опалубку смесь может рассло­иться. Чтобы этого не произошло, необходимо обеспечить за­данные характеристики пластичности и вязкости смесей. Реоло­гические свойства бетонной смеси и раствора могут быть изме­нены путем введения добавок. К группе таких веществ относят пластифицирующие, стабилизирующие, водоудерживающие и улучшающие перекачиваемость добавки.

Пластифицирующие добавки увеличивают подвижность (или уменьшают жесткость) бетонных смесей без снижения прочно­сти бетона. Подвижность бетонных смесей характеризуется осадкой стандартного конуса в сантиметрах. Для определения пластифицирующего эффекта добавки изготовляют бетонную смесь с осадкой конуса 1…4 см. При введении добавки осадка конуса возрастает. В зависимости от полученного результата добавку относят к одной из следующих групп:

Iгруппа — суперпластификаторы, увеличивающие осадку ко­нуса с 1…4 до 21 см и более;

IIгруппа — сильнопластифицирующие, повышают осадку ко­нуса до 16…20 см;

IIIгруппа — среднепластифицирующие, осадка конуса -10…15 см;

IVгруппа — слабопластифицирующие, осадка конуса — 5…9 см.

Добавки-суперпластификаторы представляют собой синте­тические полимерные продукты. Их вводят в бетонную смесь, в количестве 0,5…2 % от массы цемента в расчете на сухое веще­ство. В отличие от традиционных веществ суперпластификато­ры обладают гораздо более сильным разжижающим действием и не замедляют твердение бетона.

Наиболее распространен суперпластификатор С-3, получае­мый на базе продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Действие суперпластификато­ров основано на адсорбции их молекул на частицах цемента и гидратных новообразованиях, что способствует их лучшему скольжению относительно друг друга. Одновременно происхо­дит пептизация флокул (агрегатов) цементных частиц с умень­шением толщины сольватных оболочек вокруг них. Резко уве­личивая подвижность бетонных смесей, суперпластификаторы облегчают их транспортирование и укладку. Если необходимо сохранить подвижность, сокращают расход воды в бетонной смеси, а это позволяет повысить прочность бетона на 25…45 % (получать бетоны классов В70…В80 и выше из бетонных смесей подвижностью 2…4 см) или получать быстротвердеющие бето­ны классов В15…В45 через 24 ч твердения в нормальных усло­виях в комплексе с ускорителями твердения на рядовых состав­ляющих бетонной смеси при водоцементном отношении 0,23…0,30.

Сильнопластифицирующие добавки (пластификаторы СПС, Аплассан) и среднепластифицирующие (лигносульфонаты тех­нические модифицированные ЛСТМ-2, ПЛС-1 и ЛМГ) приме­няют для приготовления пластичных смесей, а также для полу­чения бетонов классов В30…В40.

Добавки на основе технических лигносульфонатов вводятся в бетонную смесь в количестве 0,2…0,7 % от массы  цемента. При этом на пластичных смесях в возрасте 28 сут. допускается снижение прочности бетона до 10 %. При снижении расхода во­ды (сохранении прежней удобоукладываемости) добавки позво­ляют повысить прочность бетона на 15…20 %, а морозостой­кость и водонепроницаемость бетона — на 1.. .2 ступени.

Добавки IVгруппы оказывают на бетонную смесь пластифицирующе-воздухововлекающее действие (ЩСПК, ГКЖ-10 и ГКЖ-11, мылонафт). Их рекомендуется применять в тощих бе­тонах и растворах, отличающихся малым расходом цемента. Добавки снижают на 5… 10 % расход воды и вовлекают в бетон­ную смесь 2…5 % воздуха, некоторые дополнительно гидрофобизируют (придают водоотталкивающие свойства) стенки пор материала. В результате сильно уменьшается водопоглощение бетона, одновременно возрастают морозостойкость и водоне­проницаемость (на 1,5…2 ступени). Применение таких доба­вок — эффективный способ повышения долговечности бетонных и железобетонных конструкций.

В процессе приготовления строительных растворов приме­няют, кроме названных органических веществ, также неоргани­ческие пластификаторы — известь и известесодержащие отхо­ды, тонкомолотые добавки — золу и цементную пыль, активные минеральные добавки.

Марки растворов по прочности обычно значительно ниже марки цемента. Поэтому, чтобы получить раствор заданной прочности, требуется немного цементного вяжущего. Однако растворная смесь должна быть пластичной и обладать высокой водоудерживающей способностью. Это, наоборот, может быть достигнуто только при большом содержании в растворе вяжу­щего. Чтобы разрешить это противоречие, применяют смесь вя­жущих, одно из которых придает раствору прочность, а другое — пластичность, или вводит в раствор органические пласти­фикаторы.

Строительная воздушная известь при гашении в известковое тесто образует чрезвычайно малые частицы, которые обволаки­ваются водой. Водные пленки облегчают взаимное скольжение частиц, играя роль смазочного материала на их поверхности. Именно этим и обусловлено пластифицирующее действие воздушной извести. Ее добавляют в растворные смеси в виде теста плотностью 1400 кг/м³.

Пластификация бетонных и растворных смесей при введении минеральных добавок обусловлена адсорбцией дополнительных пленок воды на поверхности частиц добавок, что выражается в увеличении водоцементного отношения смеси и росте ее вязко­сти. Исключение составляет зола-унос ГЭС, при введении кото­рой водоцементное отношение остается обычно неизменным. Пластифицирующее действие золы объясняется шарообразной формой и гладкой (остеклованной) поверхностью ее зерен.

Тонкомолотые добавки применяют при необходимости ис­пользования высокомарочных цементов (М400 и более) для рас­творов М75 и ниже. При этом золу-унос от сжигания твердых видов топлива рекомендуют применять для кладочных раство­ров, используемых при среднесуточной температуре воздуха не ниже плюс 5 °С и в количестве не более 20 % от массы цемента.

В отличие от органических пластификаторов, используемых в чрезвычайно малых дозах (0,1…1 % от массы цемента) и, как правило, для растворов М100 и выше, добавки неорганических пластификаторов вводят в большом количестве (20…200 % от массы цемента).

Для уменьшения водоотделения бетонных и растворных сме­сей и расслоения бетонных смесей можно использовать водоудерживающие и стабилизирующие добавки. При транспорти­ровании и укладке может возникнуть расслоение смесей. Если подбором состава не удается достичь заданной стабильности и водоудерживающей способности смесей, то в их состав вводят органические добавки, например метилцеллюлозу в количестве 0,1…0,2 % от массы цемента или тонкодисперсные минераль­ные добавки. Для сокращения водоотделения литых смесей добавляют бентонитовую глину (в виде порошка в количестве 3…10 % от массы воды), обладающую свойством удерживать в своей структуре большое количество воды.

В практике применения бетонных смесей нередки случаи, когда схватывание бетонной или растворной смеси намеренно ускоряют или замедляют, например при перевозке в автосамо­свалах, перекачивании бетононасосами, укладке бетона в жаркую погоду. В этих случаях вводят добавки, ускоряющие либо замедляющие потерю подвижности смесей.

Из замедлителей схватывания лучше всего применять до­бавки, уменьшающие одновременно водопотребность бетонных и растворных смесей. В этом отношении хорошие результаты дает применение добавки ЛСТ в повышенных дозировках (0,3…0,6 % от массы цемента), кормовой патоки (КП) в количе­стве 0,05…0,25 %, в том числе в сочетании с суперпластифика­торами (СП) в количестве 0,3.. .0,7 % СП + 0,1.. .0,3 % КП.

В некоторых случаях требуется ускорить схватывание и со­ответственно потерю подвижности смеси, например при нанесе­нии на вертикальные поверхности. В этом случае применяют добавки — ускорители твердения или ускорители схватывания, например поташ или жидкое стекло в количестве 1…5 % от мас­сы цемента.

Группа добавок, регулирующих твердение бетона, включа­ет добавки ускоряющие и замедляющие твердение и противоморозные. Эффект добавок — ускорителей твердения бетона за­ключается в повышении темпа роста его прочности в началь­ный период твердения от 1 до 3 сут.

Таблица 2. Эффективность добавок — ускорителей твердения для бетона естественного твердения

Вид добавки	Прочность бетона с добавками — ускорителями твердения, %, по сравнению с бетоном без добавок (100 %) в возрасте
	1 сут.	3 сут.	28 сут.
ХК СН ННХК ННК ПВК	150…200 130…160 130…160 120.. .140 140…180	150…190 120…160 120…150 120…140 120.. .140	110…120 105…110 110…120 105…110 105.. .110

На практике чаще используют следующие ускорители твер­дения бетона: хлорид кальция (ХК), сульфат натрия (СН), нит­рат кальция (НК) и нитрат натрия (НН), а также многокомпонентные добавки: нитрит-нитрат кальция (ННК), нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК) и полиметаллический водный концен­трат (ПВК). Количество добавок составляет от 1 до 3 % от мас­сы цемента. Концентрацию добавок в бетонной смеси, установ­ленную строительной лабораторией опытным путем, обязатель­но необходимо выдерживать при изготовлении бетонной смеси. Добавки обычно оказывают побочное действие, например, на состояние арматуры в бетоне, высолообразование и т. д., причем изменение дозировки существенно влияет на ее эффективность. Добавки ХК и ПВК в большом количестве вызывают коррозию арматуры. Поэтому при изготовлении железобетонных конст­рукций их количество ограничивают 1 % от массы цемента.

Противоморозные добавки обеспечивают твердение бетона и раствора зимой. При отрицательной температуре вода замерзает и гидратация цемента прекращается. Образовавшийся лед раз­рыхляет еще слабую структуру цементного камня, что вызывает большую потерю прочности бетона. Чтобы обеспечить тверде­ние бетона на морозе, в бетонные и растворные смеси вводят вещества, снижающие температуру замерзания воды. Вода остается в жидком состоянии даже при температуре минус 15…20°С, и процесс гидратации цемента продолжается.

В качестве противоморозных добавок применяют следующие соли: хлорид натрия в сочетании с хлоридом кальция, нитрит натрия, поташ, смесь нитрата кальция с мочевиной.

Группа добавок, регулирующих свойства бетона, включает кольматирующие, воздухововлекающие, газообразующие, гидрофобизирующие и повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре.

Кольматирующие добавки — это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами и, как следствие, повышающие водо- и газонепроницаемость и коррозионную стойкость материала. Сюда относят водораство­римые смолы, битумную эмульсию, сульфат алюминия, сульфат и хлорид железа, нитрат кальция.

Воздухововлекающие добавки — это поверхностно-активные органические вещества, снижающие поверхностное натяжение жидкости на границе вода-воздух и обеспечивающие вовлечение воздуха в бетонную смесь при ее перемешивании. Насыще­ние цементного теста тонкодисперсными пузырьками воздуха увеличивает его объем, повышая подвижность бетонных и рас­творных смесей, однако понижает прочность материала. Содер­жание вовлеченного воздуха обычно составляет 4.. .5 %.

Среди этих добавок чаще используют смолу древесную омы­ленную (СДО), смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ) и сульфонол.

Газообразующие добавки обеспечивают газообразование в смеси за счет химического взаимодействия с продуктами гидра­тации цемента. В результате в бетоне создается пористость в виде тонкодисперсных равномерно распределенных замкнутых пор-ячеек. К газообразователям относят алюминиевую пудру и пасту, гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-94.

Воздухововлекающие и газообразующие добавки повышают на 3…4 ступени морозостойкость бетона и на 1,5…2 ступени его водонепроницаемость.

Гидрофобизирующие добавки придают бетону гидрофобные свойства (уменьшают смачивание поверхности) и снижают водопоглощение. Сюда относят Гидрофобизирующие жидкости ГКЖ-10,11 и ГКЖ-94, мылонафт (М_})₉ этилгидросесквиоксан (ПГЭН). Применяют их как в процессе приготовления бетонной смеси, так и для поверхностной защиты затвердевшего бетона и железобетона от увлажнения (наносят на конструкцию распыле­нием). Таким образом защищают от разрушения памятники, создают защитно-декоративные слои в конструкциях и др.

Добавки, повышающие защитные свойства бетона по от­ношению к стальной арматуре (ингибиторы коррозии), улуч­шают коррозионное состояние арматуры в агрессивных средах, например содержащих хлор-ионы. Последние вводятся в смесь как ускорители твердения либо проникают в бетон конструкций из окружающей среды. Наибольшее распространение получил нитрит натрия, повышающий в несколько раз критическое со­держание агрессивных ионов в приарматурной зоне.

Добавки полифункционального действия (комплексные) по­зволяют одновременно изменять несколько свойств бетонной смеси и затвердевшего бетона, например повышать удобоукладываемость смеси и увеличивать прочность бетона. Применение добавок в комплексе позволяет резко уменьшить или полностью устранить нежелательное побочное действие каждой состав­ляющей комплексной добавки. Например, комплексная добавка ЛСТ+ХК (хлорид кальция) пластифицирует смесь и ускоряет твердение бетона. При этом хлорид кальция компенсирует за­медляющее действие ЛСТ. Одновременно эта добавка сокраща­ет расход цемента.

Читать по теме:

• Бетоны и строительные растворы
• Виды заполнителей и их назначение в бетонах и растворах
• Вода и добавки к бетонам и растворам
• Строительные растворы. Подбор состава, приготовление и транспортирование растворов
• Виды, составы и область применения растворов в строительстве. Растворы специального назначения. Сухие смеси и их применение в строительстве
• Свойства растворных смесей и затвердевших растворов
• Бетоны. Определение состава бетона
• Физико-механические свойства бетонов
• Технологические свойства бетонной смеси. Способы приготовления и укладки бетонной смеси
• Специальные бетоны

К разделу

Строительные материалы