Добавки: применение и дозы

О возможностях современных бетонов, уникальных свойствах и качестве добавок, об элементарных правилах их применения, а также об открытости и лукавстве продавцов и производителей компонентов рассуждают наши эксперты.

Калиновская Наталья, зам. руководителя НТЦ ООО «Полипласт Северо­Запад», кандидат технических наук

Рынок добавок в бетон тяготеет к узкоспециализированным продуктам. Причем речь идет не только о традиционном делении на сборный и товарный бетон. Так, среди добавок для сборного бетона есть продукты для рядового или высокопрочного бетона, специальные добавки для автоматизированных технологических линий (для циркуляции паллет, безопалубочного формования, вибропрессованных изделий и т. д.). Не меньше продуктов различного назначения разработано и для товарного бетона.

Можно по­разному относиться к этому разнообразию. Но очевидно одно – многие разновидности бетона появились только благодаря появлению новых типов добавок.

Возьмем, например, литьевую технологию. Еще в 80-е годы были попытки (и весьма успешные!) внедрения этого метода формования при производстве блок­комнат. Но только появление поликарбоксилатов сделало эту технологию легко реализуемой для большинства производителей бетона. Никого уже не удивишь самоуплотняющимся бетоном. Сейчас при возведении некоторых конструкций Белорусской АЭС используется самоуплотняющийся бетон класса по прочности С50/60 (77,1 МПа).

Сегодня белорусские производители бетона поставили амбициозную задачу массового производства бетонов прочностью более 100 МПа. Я уверена, что эта задача будет решена в ближайшие сроки, и, что особенно важно, с использованием отечественных материалов.

Разработаны новые типы замедлителей потери подвижности, которые обеспечивают сохраняемость растворных смесей в течение 2 суток, что еще совсем недавно было немыслимым.

Синтетические ПАВы с низкими дозировками пришли на смену устаревшим воздухововлекающим добавкам на основе солей абиетиновой кислоты (таких как СНВ).

А как шагнул вперед уход за бетоном! Влажные опилки и мешковину заменили профессиональные мембранные покрытия, способные предотвращать испарение влаги и гидрофибизировать поверхность бетона.

Не перечислить всех больших и маленьких побед производителей добавок для бетона.

Разнообразие продуктов для бетона создает определенные сложности в их использовании. Ведь реальные условия применения добавок, как правило, весьма далеки от стандартных испытаний, которым подвергаются добавки при сертификации по действующим нормативам.

Какие же проблемы могут возникнуть при использовании добавок?

Расслоение бетонной смеси в результате передозировки пластификаторов. Эффективность и расход пластификаторов должны возрастать с увеличением количества вяжущего в бетоне. Чем больше расход вяжущего в бетоне, тем более эффективный пластификатор следует использовать.

Передозировка/избыточная разжижающая способность пластификаторов, как правило, выражается в виде расслоения смеси, водоотделения, седиментации крупного заполнителя.

Следствием передозировки пластификаторов являются узкие пределы связности цементного теста в бетоне, что выражается в сложности изготовлении бетонной смеси – ее чрезмерной чувствительности к малейшим колебаниям количества воды затворения, когда даже незначительный переизбыток воды может привести к расслоению бетона.

В зависимости от удельной поверхности цемента, его минералогического состава, В/Ц и дозировки пластификатора цементное тесто в бетоне имеет определенное предельное содержание воды, которое оно способно «удерживать» без водоотделения. Когда мы превышаем данное значение, начинается процесс водоотделения, т. е. появление свободной воды.

Наиболее ярко процессы водоотделения проявляются при низких расходах цементов в составах бетонов (менее 350 кг/м3) и цементах с относительно невысокими значениями удельной поверхности.

Слишком вязкая бетонная смесь, которую сложно уплотнить доступными способами, также может говорить о чрезмерно заниженном водоцементном отношении из­за высоких дозировок разжижителя.

Если вы столкнулись с подобными эффектами, выход один – уменьшение дозировки пластификатора или увеличение содержания вяжущего.

Во избежание ошибок в дозировании пластификаторов нового поколения (гиперпластификаторов), и, следовательно, возможном появлении расслоения, рекомендуется использовать пониженные концентрации добавок не более 15–20 %.

А вот причины чрезмерного воздухововлечения в тяжелую бетонную смесь могут быть самыми разными.

Это может быть и несовместимость между конкретными модификаторами бетона и используемым цементом. Справедливости ради надо отметить, что подобный эффект иногда наблюдается и на бездобавочном бетоне, изготовленном на цементах определенных производителей, а также в составах с большим количеством мелкого заполнителя.

Воздухововлечение может быть вызвано и применением некачественных добавок для бетона, например лигно­, нафталинсульфонатов с молекулярной массой ниже оптимума, использованием поликарбоксилатных добавок после истечения срока годности и т. д.

Высокие дозировки пластифицирующих ПАВов в сочетании с длительным перемешиванием бетонной смеси также могут вызвать вовлечение воздуха. Этот эффект особенно выражен для подвижных/литых смесей.

Недостаточная сохраняемость удобоукладываемости товарных бетонных смесей. Опыт показывает, что сохраняемость бетонной смеси определяется, главным образом, используемым цементом. Скорость потери подвижности сильно зависит от вязкости бетонной смеси: уменьшение водоцементного отношения В/Ц и увеличение содержания вяжущего при прочих равных способствуют быстрой потере подвижности.

Белорусские цементы в среднем обеспечивают сохраняемость подвижности бетонной смеси в течение 1–2 часов при использовании любых типов пластификаторов. Однако в летний период года, при длительном транспортировании бетонной смеси рекомендуется использовать комплексы «замедлитель потери подвижности смеси + пластификатор».

Высокие дозировки солевых противоморозных добавок могут вызвать быструю потерю подвижности бетонных смесей вплоть до 30–45 минут. В этом случае проблема решается либо уменьшением дозировки противоморозной добавки, либо заменой ее на безсолевую.

Высолы, как правило, являются следствием высокого содержания щелочей в исходных материалах для бетона – в цементе, заполнителе, добавках. Следует отметить, что в отличие от европейского, белорусский стандарт СТБ 1112–98 не требует определения содержания щелочей в химических добавках.

Что касается цемента, то по данным НИИЖБ безопасный предел содержания щелочей (с точки зрения образования высолов) – 0,6 % по массе в пересчете на Na₂O.

Борьба с высолообразованием должна начинаться еще на стадии проектирования состава бетона. Уменьшение В/Ц, выбор соотношения песка и щебня, обеспечивающего минимальную пустотность смеси заполнителей, и уменьшение количества цементного камня в бетоне приведут к уменьшению капиллярной пористости, и, следовательно, к уменьшению высолообразования. При систематическом появлении высолов рекомендуется наладить входной контроль материалов в части содержания в них щелочей, избегать высоких дозировок противоморозных и ускоряющих добавок, в частности натриевых солей (формиат натрия, нитрит натрия и т. д.). Может быть рекомендована объемная гидрофобизация бетона.

Белько Андрей, директор ЗАО «Завод добавок и смазок «ФРЭЙМ»

Бетон – универсальный материал с богатыми возможностями. Он может эксплуатироваться как внутри помещений, так и в наружных ограждающих конструкциях, во влажных и агрессивных средах, подвергаться попеременному замораживанию и оттаиванию, температурному расширению и выветриванию. К тому же в настоящее время бетон широко используется для производства дорог и путепроводов, где атмосферные и агрессивные среды разрушительно воздействуют на тело бетона. Именно добавки для бетона модифицируют (изменяют) его привычную структуру, придавая необходимые для решения конкретной задачи свойства.

Применение добавок решает многие проблемы: позволяет получить заданную пластичность, обеспечить ранний набор прочности или, наоборот, замедлить его. Даже в стандартных бетонах применение добавок всегда снижает затраты при возведении конструкций. Что означает на площадке снять опалубку на три дня раньше? Это – экономия заработной платы, лизинговых платежей, более быстрый возврат вложений. Суммарно это большие деньги. Добавки позволяют эффективно производить строительные работы, экономить деньги.

Анализируя опыт применения добавок во многих странах и в различных условиях, производители постоянно совершенствуют их состав, давая потребителям возможность получать наилучшие результаты.

Добавки, безусловно, прекрасное изобретение, но при неправильном применении они могут и навредить процессу. Как этого избежать? Необходимо провести консультацию у специалистов, определиться, какая добавка вам требуется и оптимально подходит по деньгам и эффекту, провести пробные замесы небольшого количества. Получив нужный эффект, применять под наблюдением, не забывая, что инертные материалы склонны к изменению. Нужно помнить, что влажность песка, глины, качество щебня и цемента, температурные условия очень сильно влияют на поведение бетонной смеси. Поведение бетона при +5 и при +35 будет сильно различаться. При отсутствии должного ухода, идет ливень или дождь, конструкция не накрыта – результат будет не должным. В зимнее время отсутствие электропрогрева и защиты от ветра может привести к печальным последствиям.

Новик Сергей, главный инженер­технолог СООО «Стахема-­М»

Добавки в бетон прочно вошли в технологическую схему производства бетонов. Сегодня ни один производитель бетонов не остался в стороне от применения добавок. Это прежде всего связано с более высокими требованиями, предъявляемыми строительными организациями к бетонам. Также проектировщики, стараясь увеличить полезную площадь проектируемых зданий, все чаще закладывают в проект бетоны с высокими требованиями по прочности, морозостойкости и т. д.

Но разберемся, является ли добавка решением всех проблем. Конечно нет, так как бетон состоит не только из добавки, ее содержание редко превышает 1 % от массы цемента, а в массе самого бетона это ничтожные 0,2 %. Добавка для бетона сегодня – это высокотехнологичный продукт, зачастую изготовленный из полимерных композиций, значительно влияющий на свойства бетона. Однако не стоит сбрасывать со счетов и влияние других компонентов бетонной смеси. Это в первую очередь цемент, самый главный и важный компонент.

Несмотря на модернизацию цементной отрасли Республики Беларусь, качество цемента пока не дотягивает до европейских аналогов. Поэтому применение добавок для бетона, которые улучшают его качественные характеристики, тем более оправданно. Применение добавок является наиболее эффективным способом, повышающим характеристики бетонов, не требующим больших затрат.

Применение целевых комплексных добавок позволяет комплексно решить проблемы, связанные с получением бетонов с заданными свойствами. Высокая прочность, водонепроницаемость, морозостойкость могут быть достигнуты с применением высокоподвижных бетонных смесей, содержащих добавки для бетонов.

Комплексные добавки многофункционального действия позволяют эффективно решать несколько одновременно поставленных задач: пластифицирующе­ускоряющие добавки, например, позволяют получать раннюю распалубочную прочность бетона, что актуально в сборном железобетоне, для уменьшения энергозатрат на пропаривание изделий, а также в монолитном строительстве для повышения темпов работ.

Применение добавок требует тщательного соблюдения дозировки и технологии введения, нарушения – приводят к развитию нежелательных, иногда и прямо негативных эффектов. Проблемы часто возникают из­за передозировки добавки. Это как раз тот случай, когда кашу можно испортить маслом.

Значительное превышение норм пластифицирующих добавок ведет к расслоению бетонной смеси, образованию желтоватых пятен цементного молока на поверхности бетона, что в значительной степени снижает качественные характеристики бетона. В первую очередь – прочность. Передозировка современных добавок, увеличивающих сроки схватывания, может привести к тому, что бетон не затвердеет вовсе.

Противоморозные добавки, за счет больших дозировок, могут приводить к образованию высолов на поверхности бетона. Также надо учитывать, что передозировка добавки ведет не только к ухудшению свойств бетона, но и к его удорожанию.

Так же негативно на качестве бетонной смеси сказывается добавление воды после ее изготовления, например, на строительной площадке перед выгрузкой. А это, в свою очередь, может являться следствием снижения подвижности бетонной смеси. Подвижность теряется за счет применения добавок ускорителей твердения, некоторых противоморозных добавок. Поэтому производитель бетона должен уметь оценить сроки потери подвижности бетонной смеси и правильно рассчитать подвижность на отгрузке, сроки доставки и выгрузки бетонной смеси. Необходимо учитывать и особенности взаимодействия применяемых добавок между собой и с различными видами цементов.

Что еще важно знать о добавках?

Некоторые добавки обладают полифункциональным действием, например, пластифицирующие и воздухововлекающие, газообразующие и пластифицирующие и др. В этом случае добавку классифицируют по наиболее выраженному эффекту действия.

Большое значение имеет эффективность воздействия добавки на бетонную смесь или бетон, которую обычно оценивают по величине максимального технического эффекта, достигаемого при введении данной добавки. Добавки одного класса могут заметно различаться по эффективности. В этом случае применяют дополнительную классификацию добавок по группам, обладающим определенной эффективностью.

В подавляющем большинстве на практике применяются добавки из первых двух групп. И это следствие того, что строительный комплекс Республики Беларусь пока не может равняться с европейскими производителями бетона культурой проведения работ, технологическим совершенством, и, самое главное, качеством исходных компонентов бетонной смеси. В этой связи производство качественного бетона с узкими характеристиками – действительно сложная задача. Добавки для бетонов помогают ее решить, но это не все.