Добавки для бетона. Простые правила

Химические добавки давно стали неотъемлемым элементом технологии бетона. Однако, несмотря на значительный опыт их использования, остаются некоторые вопросы по применению, входному контролю, дозированию добавок.
Работа с добавкой должна начинаться с входного контроля. Так, СТБ 1112-98 предлагает потребителю определять соответствие добавки эталону, используя следующие критерии идентификации: внешний вид, плотность, массовая доля сухого вещества, значения активных компонентов, рН, содержание хлор-ионов.

Если с определением внешнего вида добавок не возникает проблем, то контроль других показателей, да еще в заводских условиях, вызывает некоторые сложности.

При контроле химической добавки по плотности следует учитывать изменение данного показателя в зависимости от ее температуры. ГОСТ 18329, содержащий методику определения плотности, предусматривает предварительное выдерживание добавки в течение двух часов при температуре 20 °С, что не всегда возможно на производстве.

В разрешающих документах на добавку (техусловия, тех-свидетельство) указано значение плотности при 20 °С. При увеличении температуры плотность будет меньше указанной в нормативных документах. Изменение температуры раствора на 2 °С приводит к изменению плотности на 0,001 г/см³.

Если температура раствора добавки ниже 20 °С, то плотность при 20 °С рассчитывается по формуле: ρ20 = ρt – [(20 – t)×0,0005].

Если температура раствора добавки выше 20 °С, то плотность добавки определяется как:

20 = ρt + [(t – 20)×0,0005], 
где ρ20 – плотность раствора при 20 °С, г/см³; ρt – плотность раствора при температуре t, г/см³; t – фактическая температура жидкости, °C.

Составляющие химических добавок для бетона по классификации химических реактивов относятся к «техническим» или (значительно реже) к «чистым». Поэтому как белорусский СТБ 1112, так и европейский EN 934-2 допускают широкий разброс по плотности: ±0,03 г/см³ при плотности добавки более 1,1 г/см³ и ±0,02 г/см³ при плотности добавки менее 1,1 г/см3. То есть добавка с плотностью 1,185 г/см³ по нормативным документам может иметь плотность от 1,155 до 1,215 г/см³. В реальности белорусские производители добавок обеспечивают значительно меньший разброс по плотности – как правило, не более ±0,005 г/см³.

В связи с появлением добавок нового типа возникают и трудности при определении массовой доли сухого вещества. В настоящее время широкое применение в противоморозных и иных добавках нашли многоатомные спирты, которые при выпаривании при 105 °С полностью испаряются. То есть определить массовую долю сухого вещества по СТБ 1112 в таких добавках невозможно. Такая ситуация, которая может привести к конфликту между поставщиком и потребителем химических добавок, является неразрешимой в рамках действующих ТНПА. В таких случаях рекомендуется по согласованию между потребителем и изготовителем добавки осуществлять входной контроль только по плотности добавки.

Единственным достоверным стандартизированным способом идентификации химических добавок является определение активных компонентов (IR-спектры). Но, как показала практика, существуют сложности при определении IR-спектров добавок, содержащих многоатомные спирты.

В СНГ неоднократно были выявлены случаи выделения аммиака из бетона готовых конструкций жилых зданий. При этом методов санации бетонных конструкций, выделяющих аммиак, до сих пор не существует. Аммиак в результате разложения способны выделять азотосодержащие и иные компоненты, поступающие в бетон с сырьевыми составляющими, в том числе и с добавками. Стандартизированные в республике методики выявления источников аммиака отсутствуют. По сути, проблема выявления потенциально опасных компонентов отдана на откуп производителям составляющих бетона, многие из которых не только не располагают соответствующими методиками контроля, но и не видят в подобном контроле необходимости. Компания «Полипласт» – один из немногих производителей добавок, разработавший экспресс-методику оценки возможности выделения аммиака из химических модификаторов бетона.

Актуальной остается проблема высолов на бетонных изделиях, особенно на тротуарной плитке, облицовочных камнях, плитах. Высолы являются следствием высокого содержания щелочей в исходных материалах для бетона – в цементе, заполнителе, добавках. В реальности производителю бетона сложно выявить компонент, вызывающий высолы. Что касается цементов, то, по данным НИИЖБ, безопасный предел содержания щелочей (с точки зрения образования высолов) – 0,6 % по массе в пересчете на Na₂O. Для белорусских цементов содержание щелочей составляет обычно около 0,8–1 %, что превышает «безопасный» предел. В Беларуси нет практики определения содержания щелочей в химических добавках, ведь СТБ 1112 не содержит подобного требования. Хотя введение данного показателя облегчило бы задачу выбора химической добавки для лицевых бетонных изделий и позволило бы выявить «виновника» появления высолов. Тем более что в Беларуси узаконен европейский стандарт на определение количества щелочей в добавках для бетона – СТБ EN 480-12. Пока же рекомендуется избегать высоких дозировок противоморозных и ускоряющих добавок, в частности натриевых солей (формиат натрия, нитрит натрия и т. д.), опираясь на рекомендации производителя добавок.

Существует тенденция к уменьшению дозировок химических добавок. Это связано с тем, что вводимые в высоких дозировках (2–5 % по сухому веществу от массы цемента) добавки могут вызывать нежелательные побочные эффекты. Например, формиат натрия, нитрит натрия, поташ и некоторые другие противоморозные и ускоряющие твердение соли в дозировках 3…5 % по сухому веществу способны сильно – до 30 % (!) – снизить прочность бетона в возрасте 28 суток и более. На смену вышеуказанным пришли новые комплексные противоморозные добавки с дозировками в 1,5–2 раза ниже. Учитывая теплые белорусские зимы, а также широкое распространение прогрева бетона, при бетонировании при температуре окружающего воздуха до –10 °C рекомендуется использование бессолевых противоморозных добавок с дозировками до 0,6 % по сухому веществу.

В качестве воздухововлекающих компонентов для дорожного бетона сегодня используются новые синтетические добавки, дозировки которых могут достигать 30 грамм сухого вещества на 1 м³ бетона.

Для увеличения долговечности бетона рекомендовано использование добавок с низкими дозировками. Но как же их дозировать, если на многих предприятиях используются дозаторы химических добавок от 3 кг/м³ бетона? Единственное решение – уменьшение концентрации добавки до приемлемого уровня. В случае использования высокоэффективных поликарбоксилатных суперпластификаторов также рекомендуется использовать добавки в концентрации 10–15 % для более точного дозирования и исключения передозировки добавки, расслоения бетонной смеси, водоотделения. Правило использования химических добавок в пониженных концентрациях существует несколько десятилетий и отражено в действующем нормативном документе – П2-2000 к СНиП 3.03.01, согласно которому рабочие растворы добавок рекомендуется готовить в концентрации 0,5 % для стабилизирующих добавок, 1–5 % для воздухововлекающих добавок, 5–10 % для пластифицирующих и замедляющих схватывание добавок, 10–20 % для противоморозных добавок и ускорителей твердения, 10–15 % для суперпластификаторов. При использовании растворов химических добавок следует корректировать расход воды затворения, учитывая воду в добавке.

Конечно, возможность поставки химических добавок c меньшей концентрацией должна быть узаконена соответствующей записью в технических условиях на добавку.

Использование одновременно нескольких добавок не является сейчас редкостью. Не следует смешивать две добавки перед вводом в бетонную смесь, если это не рекомендуется производителем добавок. Если одна из добавок вводится в автобетоносмеситель на месте укладки бетона, то дополнительное время перемешивания добавки – не менее 1 мин/м3 бетона, но не менее 5 минут. Не допускается ввод сухих добавок в автобетоно-смеситель.
Используя химические добавки, можно менять свойства бетонной смеси и бетона в нужном направлении. И все же невозможно превратить «плохой» бетон в «хороший» только лишь за счет модификаторов бетона. Получение качественного бетона возможно лишь при грамотной слаженной работе поставщиков компонентов и производителей бетона, осмысленной работе по укладке, выдерживанию и уходу за бетоном.

Наталья КАЛИНОВСКАЯ, заместитель руководителя НТЦ ООО «Полипласт Северо-Запад», кандидат технических наук