Газообразующая добавка в бетон

Обновлено: 17.05.2024

Какие добавки и присадки добавляют в бетон и для чего?

Как все вы, наверное, знаете, бетон состоит из нескольких основных компонентов. Это цемент, песок/щебень и вода. Но иногда необходим раствор с особыми свойствами, поэтому в него добавляют примеси. Какие - я расскажу сегодня.

При низких температурах вода, находящаяся в бетоне, замерзает, начинает расширяться и «рвать бетон». Чтобы этого не допустить, используют воздухововлекающие присадки. При низких температурах вода, находящаяся в бетоне, замерзает, начинает расширяться и «рвать бетон». Чтобы этого не допустить, используют воздухововлекающие присадки.

ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов» разделяет все примеси и присадки для бетона на разновидности:

Примеси, влияющие на свойства смеси бетонного раствора:

- регуляторы подвижности раствора без дополнения водой

- для газообразования и воздухововлечения

Примеси, влияющие на функциональность бетона:

- улучшающие прочностные характеристики

- добавляющие устойчивость к холоду

- добавляющие антикоррозийный эффект

Присадки для спец свойств:

Расскажу о нескольких из них подробнее.

Наличие в растворе пластификатора снижает количество необходимой воды на 10-20%, и уменьшает расход цемента на 10-15%, не уменьшая прочностные и адгезионные свойства. Наличие в растворе пластификатора снижает количество необходимой воды на 10-20%, и уменьшает расход цемента на 10-15%, не уменьшая прочностные и адгезионные свойства.

Пластификаторы . Эти добавки делают бетонную смесь пластичной, поэтому бетон лучше ложится и легче заполняет сколы, щели, сложнодоступные места. Наличие в растворе пластификатора снижает количество необходимой воды на 10-20%, и уменьшает расход цемента на 10-15%, не уменьшая прочностные и адгезионные свойства.

Воздухововлекающие и газообразующие примеси . Они имеют недостаток – уменьшают прочностные качества бетона. Поэтому их количество в бетонной смеси должно быть минимальным. Но избегать их не стоит. В бетоне должен находиться воздух. Это придаст ему устойчивость к минусовым температурам, усилит прочность на разрыв и долговечность. При низких температурах вода, находящаяся в бетоне, замерзает, начинает расширяться и «рвать бетон». Чтобы этого не допустить, используют воздухововлекающие присадки .

Газообразующие примеси нужны для внутренних перегородок. Микропористость, которую создают газодобавки, прибавляют бетону теплоизоляционных свойств.

Регуляторы затвердевания . Применяются, чтобы ускорять и замедлять затвердевание бетона. Увеличение скорости твердения необходимо при морозе и низких температурах, т.к. бетон в холоде не может просохнуть. Замедлить скорость обычно нужно при длительной перемещении бетона, либо для заливки конструкций большой площади, которые требуют равномерного просыхания.

Регуляторы затвердевания применяются, чтобы ускорять и замедлять затвердевание бетона. Увеличение скорости твердения необходимо при морозе и низких температурах, т.к. бетон в холоде не может просохнуть. Регуляторы затвердевания применяются, чтобы ускорять и замедлять затвердевание бетона. Увеличение скорости твердения необходимо при морозе и низких температурах, т.к. бетон в холоде не может просохнуть.

Присадки для повышения прочности . С этой функцией отлично справляются пластификаторы, стабилизаторы и армирующие добавки. Они делают раствор более пластичным, увеличивают его прочностные характеристики и период эксплуатации.

Гидрофобизирующие добавки . К ним относятся силиконаты, растворяющиеся в воде, и силоксаны, силаны, силиконы, не растворяющиеся в воде. Эти добавки необходимы для улучшения водоотталкивающих свойств бетона, защищая его от влаги и продлевая срок эксплуатации.

Газообразующая добавка в бетон

РУКОВОДСТВО ПО ПРИМЕНЕНИЮ ХИМИЧЕСКИХ ДОБАВОК В БЕТОНЕ

Рекомендовано к изданию научно-техническим советом НИИЖБ Госстроя СССР.

Содержит основные положения по применению пластифицирующих, пластифицирующе-воздухововлекающих, воздухововлекающих, газообразующих, уплотняющих, замедляющих схватывание, ускоряющих твердение, противоморозных, ингибирующих сталь и комплексных добавок в бетоне.

Для инженерно-технических работников предприятий сборного железобетона и товарного бетона, строительных и проектных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В Руководстве приведены требования к материалам, рекомендации по выбору вида и количества добавок, особенности подбора состава бетона с добавками, рекомендации по приготовлению водных растворов или эмульсий добавок и бетонной смеси, по назначению режима тепловой обработки бетона, указания по контролю за производством работ и качеством бетона, по технике безопасности и охране труда.

* На территории Российской Федерации действуют СНиП 2.03.11-85, здесь и далее по тексту;

** На территории Российской Федерации действуют СНиП 3.03.01-87. - Примечание изготовителя базы данных.

В Руководстве использованы также результаты исследований МАДИ Минвуза СССР (д-р хим. наук В.Б.Ратинов), ГИСИ Минвуза РСФСР (канд. техн. наук В.С.Исаев), МХТИ Минвуза РСФСР (канд. техн. наук В.М.Колбасов), Донецкого Промстройниипроекта Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Ю.П.Чернышев, О.А.Пристромко), НИИСК Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Н.И.Сытник, Г.С.Андрианова), ЦНИИПромзданий Госстроя СССР (инженеры Д.А.Аппак, В.И.Лувишук), УкрНИИГиМ Минводхоза СССР (кандидаты техн. наук В.Н.Лемехов, А.В.Загайчук), ВГПТИ "Союзоргтехводстрой" Минводхоза СССР (инженеры С.М.Петров, B.Д.Спирина), КТИ Минпромстроя СССР (инженеры А.С.Сорокин, Т.П.Белоусова), институт Гидроспецстрой Минэнерго СССР (инж. А.Б.Тринкер), Красноярского Промстройниипроекта Минтяжстроя СССР (кандидаты техн. наук А.И.Замощик, Н.Н.Ковальская), ВНИИГ Минэнерго СССР (кандидаты техн. наук В.Б.Судаков, Э.А.Литвинова, Ц.Г.Гинзбург), НИС Гидропроекта Минэнерго СССР (канд. техн. наук А.Д.Осипов), НИИЦемента Минстройматериалов СССР (д-р техн. наук Ю.С.Малинин, инж. Г.М.Тарнаруцкий), МИИТ МПС (канд. техн. наук П.С.Костяев), ВНИИСТ Миннефтегазстроя (канд. техн. наук Т.И.Розенберг), ЛИИЖТ МПС (д-р техн. наук О.В.Кунцевич, канд. техн. наук О.С.Попова), НИИСП Госстроя УССР (канд. техн. наук А.В.Зыскин, инж. О.Э.Гейхман), ПТИ "Оргтехстрой" Главсредазирсовхозстроя Минводхоза СССР (канд. техн. наук Р.С.Абрамова), ВЗИСИ Минвуза РСФСР (канд. техн. наук Н.М.Кашурников).

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Руководство распространяется на применение добавок в бетонах на плотных заполнителях и в бетонах марок М150 и выше на пористых заполнителях при изготовлении сборных и монолитных конструкций различного назначения с целью:

а) снижения расхода цемента;

б) улучшения технологических свойств бетонной смеси (удобоукладываемость, однородность, нерасслаиваемость и др.);

в) регулирования потери подвижности бетонной смеси во времени, скорости процессов схватывания, твердения и тепловыделения;

г) сокращения продолжительности тепловой обработки бетона, ускорения сроков его распалубливания и загружения при естественном выдерживании;

д) придания уложенному бетону способности твердения в зимнее время без обогрева или прогрева при охлаждении его до отрицательных температур;

е) повышения прочности и морозостойкости, понижения водо- и газопроницаемости бетона;

ж) повышения стойкости бетона и железобетона в различных агрессивных средах;

з) усиления защитного действия бетона по отношению к стальной арматуре.

Добавки для бетонов марок М100 и менее на пористых заполнителях должны применяться в соответствии с СН 483-76 "Инструкция по изготовлению конструкций и изделий из бетонов, приготовляемых на пористых заполнителях" и "Руководства по заводской технологии приготовления наружных стеновых панелей из легких бетонов на пористых заполнителях" (М., Стройиздат, 1979), а для ячеистых бетонов - в соответствии с требованиями СН 277-70* "Инструкция по технологии изготовления изделия из ячеистых бетонов".

* На территории Российской Федерации действуют СН 277-80. - Примечание изготовителя базы данных.

1.2. В качестве добавок к бетону рекомендуется применять отдельные продукты или их сочетания, номенклатура которых приведена в табл.1 и 2.

Газообразующая добавка в бетон

ДОБАВКИ ДЛЯ БЕТОНОВ

Методы определения эффективности

Additives for concretes.
Methods of determining the efficiency

МКС 91.100.30
ОКСТУ 5870

Дата введения 1997-09-01

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (НИИЖБ), Всероссийским федеральным и научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом строительной индустрии (ВНИИжелезобетон), научно-исследовательским институтом энергетических сооружений (НИИЭС), Всероссийским научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС) Российской Федерации

ВНЕСЕН Госстроем России

2 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) 12 декабря 1996 г.

За принятие проголосовали:

Наименование органа государственного управления строительством

Госстрой Азербайджанской Республики

Министерство градостроительства Республики Армения

Минстрой Республики Казахстан

Министерство архитектуры и строительства Киргизской Республики

Госстрой Республики Таджикистан

Госкомархитектстрой Республики Узбекистан

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на добавки на основе неорганических и органических веществ (далее - добавки) для тяжелых и легких бетонов и устанавливает методы определения эффективности добавок по критериям эффективности в соответствии с ГОСТ 24211.

Стандарт не распространяется на минеральные добавки.

2 Нормативные ссылки

Ссылки на используемые стандарты приведены в приложении А.

3 Общие положения

3.1 По показателям качества добавки должны отвечать требованиям соответствующей нормативно-технической документации на конкретный продукт, и по показателю эффективности действия - критерию эффективности в соответствии с требованиями ГОСТ 24211.

3.2 Эффективность добавок определяют сравнением показателей качества бетонных смесей, бетонов контрольного и основного составов, за исключением стабилизирующих, водоудерживающих добавок и добавок, повышающих защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре. Эффективность указанных добавок определяют только на бетонах основного состава.

Бетон контрольного состава - бетон без добавок.

Бетон основного состава - бетон контрольного состава с оптимальной дозировкой добавки.

Оптимальная дозировка добавки - минимальное количество добавки, при введении которой в состав бетона достигается максимальный эффект действия по критериям эффективности в соответствии с ГОСТ 24211.

3.3 Добавки следует вводить в бетоны с водой затворения. Непосредственно перед использованием жидкие добавки, эмульсии, суспензии должны быть перемешаны, сухие добавки растворены. Воду, входящую в состав добавок, учитывают при расчете состава бетона. В сухие бетонные смеси воду вводят в один прием.

Вода должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732.

При определении эффективности поризующих добавок для легких бетонов воду в бетонную смесь вводят в несколько приемов.

3.4 В лабораторных условиях замесы следует проводить на сухих заполнителях.

Сыпучие материалы дозируют по массе. Воду и растворы (эмульсии, суспензии) добавок дозируют по массе или объему. Допускается дозирование пористых заполнителей по объему с обязательным контролем насыпной плотности.

Погрешность дозирования цемента, заполнителей, воды и добавок не должна превышать 1%.

3.5 Пробы бетонной смеси отбирают по ГОСТ 10181.0, образцы бетона для различных видов испытаний изготавливают и хранят в соответствии с требованиями стандарта на конкретный вид испытания. Количество изготавливаемых образцов определяют по стандарту на конкретный метод испытания.

Образцы бетона контрольного и основного составов должны твердеть в идентичных условиях, за исключением случаев, когда добавка используется с целью изменения режима твердения бетона.

3.6 Время предварительной выдержки бетона контрольного и основного составов, подвергаемого в процессе твердения тепловой обработке, не должно различаться более чем на 20%.

3.7 Показатель эффективности действия добавки по критерию эффективности в соответствии с ГОСТ 24211 оценивают по следующим этапам:

- подбирают бетон контрольного состава, учитывая требования 3.9;

- определяют оптимальную дозировку добавки;

- сравнивают показатели бетонной смеси и бетона контрольного и основного составов.

3.8 Эффективность добавок, поступивших на предприятие, оценивают в следующей последовательности:

а) оценка соответствия добавок критерию эффективности по ГОСТ 24211;

б) оценка эффективности добавок применительно к конкретным условиям производства.

3.9 Эффективность добавок следует оценивать при соблюдении следующих условий:

- бетон контрольного состава должен соответствовать следующим требованиям:

а) в тяжелых бетонах расход цемента должен составлять 350 кг/м при определении эффективности действия всех добавок, кроме воздухововлекающих.

Для определения эффективности воздухововлекающих добавок расход цемента должен составлять 280 кг/м. Следует использовать две фракции щебня (5-10 и 10 -20 мм); соотношение фракций должно быть подобрано исходя из условий минимальной пустотности. Доля мелкого заполнителя в общей массе заполнителей должна составлять: при использовании воздухововлекающих добавок , при других добавках ;

б) при испытании в легких бетонах воздухововлекающих добавок принимают следующий состав бетона: цемент - 250 кг/м, пористый заполнитель - 1100 л /м (30% по объему фракции 5-10 мм и 70% фракции 10-20 мм); песок по ГОСТ 8736 - 250 кг/м;

в) при испытании в легких бетонах пенообразующих добавок принимают следующий состав бетона: цемент - 300 кг/м, пористый заполнитель - 1100 л /м (30% по объему фракции 5-10 мм и 70% фракции 10-20 мм);

г) при испытании в легких бетонах газообразующих добавок принимают следующий состав бетона: цемент - 300 кг/м, крупный пористый заполнитель - 800 л /м (30% по объему фракции 5-10 мм и 70% - фракции 10-20 мм); пористый песок группы 1 по ГОСТ 9757 - 300 л/м;

д) оптимальную дозировку добавки подбирают следующим образом.

В бетонные смеси вводят добавки в количестве, равном граничным значениям, указанным в нормативной документации на добавку с 2-4 промежуточными дозировками добавки, отличающимися друг от друга на 20-30%. Строят графическую зависимость, связывающую показатели качества бетонных смесей и /или бетонов, являющихся критерием эффективности по ГОСТ 24211, с дозировкой добавки:

- работу проводят при температуре окружающего воздуха и материалов (20±5)°С, за исключением работы с противоморозными добавками;

- тепловую обработку бетонов проводят в пропарочной камере по режиму 3+3+6+2 ч при температуре изотермического прогрева 80°С для портландцемента и 90°С для шлакопортландцемента.

3.10 Эффективность добавок по 3.8б оценивают в лаборатории предприятия и на производстве при соблюдении следующих условий:

а) изготавливают бетон контрольного и основного составов, применяемых на производстве;

б) в лабораторных и производственных условиях уточняют выбранную по 3.9д оптимальную дозировку добавки с учетом цели ее применения;

в) работу проводят при температуре окружающего воздуха и материалов, соответствующих условиям производства;

г) тепловую обработку бетонов проводят по режимам, принятым на производстве:

- в лабораторных условиях - в лабораторной пропарочной камере;

- в производственных условиях - вместе с соответствующими изделиями и конструкциями.

3.11 Количество испытаний по определению эффективности действия добавок должно составлять не менее трех для каждого параметра качества бетонных смесей и/или бетонов. Цифровые значения показателей качества бетонных смесей и бетонов рассчитывают по стандартам на конкретные методы испытаний.

3.12 Эффективность вновь разрабатываемых добавок оценивают по приложению Б. Эффективность должна соответствовать критерию эффективности ГОСТ 24211.

3.13 Добавки должны иметь документ о качестве.

3.14 Средства измерения, испытательное оборудование и приспособления должны быть аттестованы и поверены в установленном порядке.

4 Отбор проб добавок

4.1 Для отбора проб химических добавок применяют сосуды, приспособления и пробоотборники по ГОСТ 6732.2, изготовленные из материалов, устойчивых к действию добавок (стекло, пластмассы, нержавеющая сталь, латунь и др. материалы).

4.2 Отобранные в выборку упаковочные единицы (мешки, бочки, цистерны и т.п.) предварительно должны быть очищены от загрязнений.

4.3 Пробы следует отбирать в условиях, не влияющих на свойства продукта и исключающих возможность изменения состава пробы, с учетом требований стандартов на данную продукцию.

4.4 Пробы отбирают по следующей схеме:

- от упаковочных единиц, выбранных для контроля, отбирают точечные пробы;

- из точечных проб составляют объединенную пробу;

- от объединенной пробы отбирают среднюю пробу.

4.5 Точечные пробы сыпучих добавок (порошкообразных, гранулированных и т.п.) отбирают из любых точек массы продукта по всей толщине слоя при помощи металлического щупа, трубок, ковшей и механических пробоотборников.

Пробы слежавшихся при хранении или транспортировании добавок измельчают.

4.6 Точечные пробы пастообразных добавок отбирают из любых точек массы продукта по всей толщине слоя при помощи металлического щупа или трубок.

Газообразующие и гидрофобизующие добавки

Особый интерес представляет применение в технологии бетона газообразующих добавок. Явление газообразования наблюдается при введении в бетонные смеси алюминиевой пудры и некоторых кремний-органических соединений, например, кремнийорганической жидкости ГКЖ-94. В результате их взаимодействия с гидроксидом кальция выделяется водород. Пузырьки этого газа, равномерно распределенные в цементном тесте, обусловливают, кроме того, при использовании ГКЖ-94, дополнительную гидрофобизацию пор и капилляров в цементном камне. Под воздействием этих процессов структура цементного камня становится более однородной и насыщенной замкнутыми микропорами, обусловливающими резкое повышение морозостойкости бетона. Эффект газовыделения зависит от количества введенной добавки, температуры твердения, содержания щелочи в цементе. Газовыделение замедляется при снижении температуры с +20 до +1°С примерно в 1,5 раза и увеличивается при повышении температуры до +40°С.

Добавки этой группы обеспечивают дополнительное образование газа в количестве 1 – 2% в объеме бетона.

Введение в состав бетона газообразующих добавок практически не сказывается на формовочных свойствах бетонной смеси, но существенно замедляет твердение бетона на ранних стадиях. Это приводит к необходимости увеличения продолжительности предварительного выдерживания отформованных изделий перед тепловой обработкой.

Бетоны с газообразующими добавками, в частности с ГКЖ-94, обладают рядом положительных свойств. Повышается прочность бетона на растяжение, увеличивается стойкость к солям, попеременному увлажнению и высушиванию, повышается водонепроницаемость, морозостойкость и долговечность бетона в целом.

Все кремнийорганические жидкости, в том числе и ГКЖ-94, обладают гидрофобными свойствами, поэтому они также относятся и к группе гидрофобизующих добавок.

Гидрофобизирующие добавки. К ним относятся все кремнийорганические жидкости: ГКЖ-9, ГКЖ-11, ГКЖ-94, ГФ 113-63, ГФ 136-41, АМСР, этилсиликаты, мылонафт, олеиновая кислота и ее соли и др.

В. В. Ратинов и Т. И. Розенберг [4], как на одну из особенностей рассматриваемых добавок указывают на гидрофобизацию ими воздушных полостей в бетоне. При оптимальном воздухововлечении (до 3 – 4%), несмотря на появление значительного количества воздушных пузырьков, проницаемость бетона снижается, а морозостойкость возрастает, что объясняется образованием системы условно замкнутых воздушных полостей, а сопутствующий воздухововлечению пластифицирующий эффект проявляется сильнее в бетонных смесях, чем в цементном тесте.

Применение гидрофобизирующих добавок позволяет несколько улучшить физико-механические свойства бетона и существенно повысить его долговечность. Последнее является результатом затруднения обмена между составляющими бетона и агрессивными для него веществами, находящимися в окружающей среде. При тепловлажностной обработке (пропаривании) бетон с добавками гидрофобизирующих поверхностно-активных веществ (например, мылонафта и абиетата натрия) приобретает более высокую прочность, чем бетон с теми же подвижностью и расходом цемента без добавок.

Ряд гидрофобизующих добавок обладает способностью к пенообразованию, поэтому они относятся также и к группе воздухововлекающих или пластифицирующе-воздухововлекающих добавок. Например, мылонафт и олеат натрия, омыленная канифоль существенно понижают поверхностное натяжение на границе водный раствор-воздух, поэтому при введении их в бетонные смеси, оказывают на них пластифицирующее действие. Это позволяет снизить В/Ц при сохранении удобоукладываемости, равной удобоукладываемости бетонной смеси на обычном цементе, в пределах от 5 – 8% (в жирных смесях) до 15 – 20% (в тощих смесях). Вследствие этого повышается прочность бетона или представляется возможность снизить расход цемента. Пластифицирующий эффект несколько изменяется также в зависимости от минералогического состава цемента, а именно: он несколько выше у малоалюминатного и, наоборот, ниже у высокоалюминатного цемента.

Механизм пластификации бетонных смесей в присутствии гидрофобных добавок, склонных к пенообразованию является следствием устойчивого вовлечения в бетонную смесь множества мельчайших пузырьков воздуха, делающих ее более подвижной и легкой, кроме того молекулы этих добавок обладают адсорбционно-смазочным эффектом. Содержащиеся в молекулах полярные группы – карбоксильная группа мыла или соответствующие ей кислоты – химически связываются с поверхностью частиц цемента, образуя на этой поверхности нерастворимое кальциевое мыло. Углеводные остатки молекулы мыла направлены при этом в окружающую среду, покрывая поверхность частицы своеобразной щетинкой или ворсом, препятствующим смачиванию ее водой.

Помимо этого, в связи с некоторой пенообразующей способностью добавок этой группы, при перемешивании в бетонных и растворных смесях возникают мельчайшие пузырьки вовлеченного воздуха, повышающие подвижность смесей.

Модификация бетонов кремнийорганическими соединениями, содержащими активные функциональные группы, позволит существенно улучшить комплекс свойств бетонов и, в первую очередь, их стойкость, особенно при эксплуатации в суровых климатических условиях Крайнего Севера и Дальнего Востока.

Кремнийорганические соединения, представляющие интерес для использования в технологии бетона, можно условно разделить на две основные группы: водонерастворимые и водорастворимые соединения.

Водонерастворимые соединения. В СССР, а затем и в России освоен выпуск кремнийорганических жидкостей гидрофобно-структурирующего действия типа алкилгидридсилоксанов с разным содержанием активного водорода и различными органическими радикалами и высокогидрофобизирующего действия типа полиорганоалкоксисилоксанов общей формулы, а также модификации алкоксисилокснов в виде кремнийэпоксидных блок-сополимеров.

Эти кремнийорганические соединения не выделяют вредных паров или газов, легко растворяются в органических растворителях (толуол, бензин, Уайт-спирит, четыреххлористый углерод, дихлорэтан), с водой не смешивается, но образуются эмульсии, в виде которых их вводили в растворные или бетонные смеси. В качестве эмульгатора рекомендованы препараты типа алкамона, сольвара, ОС-2, а также комплексный эмульгатор «алкамон+сольвар», используя которые оказалось возможным увеличить стабильность эмульсий более чем на год.

К соединениям гидрофобно-структурирующего действия относятся алкил (арил) гидридсилсесквиоксаны, представляющие собой порошкообразную гидролизованную массу, нерастворимую в воде и в органических растворителях.

Водорастворимые соединения. Усиление пластификации цементно-водных систем возрастает с повышением степени гидрофильности функционально-активных групп олигомера. Так, в ряду кремнийорганических соединений усиление пластифицирующих (диспергирующих) свойств имеет место при замене алкоксирадикала (в группировке Si – OR) и водорода (в группировке Si – H) на группу ONa, при этом олигомеры – сильные гидрофобизаторы с относительно слабыми диспергирующими свойствами (неионогенные ПАВ типа алкоксисилоксанов, полигидросилоксанов, алкил (арил) гидридсесквиоксанов) переходят в соединения с повышенными пластифицирующими свойствами (анио-нактивные ПАВ типа силиконатов и алюмосиликонатов натрия).

Усиление степени гидрофильности функционально-активных групп олигомеров обусловливают их повышенную диспергирующую способность.

Наибольшее применение в строительстве нашли гидрофобизирующие кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 (этилсиликонат натрия), ГКЖ-11 (метилсиликонат натрия) в виде 30%-х водно-спиртовых растворов.

ЭТИЛСИЛИКОНАТ НАТРИЯ – ГКЖ-10 (ТУ 6–02–696–76) – прозрачная жидкость от бледно-желтого до коричневого цвета плотностью 1,19 – 1,21 г/см 3 ; смешивается с водой в любых соотношениях. Раздражающе действует на кожу вследствие сильнощелочной реакции. Предельная концентрация в воде 2 мг/л, пожаро- и взрывобезопасна. Производится Данковским химическим заводом (Липецкая обл.).

МЕТИЛСИЛИКОНАТ НАТРИЯ – ГКЖ-11 (ТУ 6–02–696–76) – прозрачная жидкость от бледно-желтого до коричневого цвета плотностью 1,19 – 1,21 г/см 3 ; смешивается с водой в любых соотношениях. Раздражающе действует на кожу вследствие сильнощелочной реакции. Предельная концентрация в воде 2 мг/л, пожаро- и взрывобезопасна. Производится Данковским химическим заводом (Липецкая обл.).

ФЕНИЛЭТОКСИСИЛОКСИН – 113-63 (ФЭС-50) – прозрачная подвижная жидкость, нерастворимая в воде, образует эмульсию. Добавка невзрывоопасная. Производится добавка Усольским ПО «Химпром» Иркутской области и поставляется в виде 50%-ной эмульсии в герметичной таре из стекла или белой жести.

АЛЮМОМЕТИЛСИЛИКОНАТ НАТРИЯ–АМСР – продукт взаимодействия металлического алюминия с метилсиликонатом натрия. Бесцветная или желтоватая жидкость, смешивающаяся с водой в любых соотношениях, нетоксична. Поставляется в виде 33% раствора.

ГИДРОФОБИЗИРУЮЩАЯ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ ГКЖ 136-41(бывшая 136-157М) позволяет повысить морозостойкость в 3 – 5 раза, коррозионную стойкость в 1,5 – 2 раза по сравнению с бетонами и растворами без добавок, устранить появление влажных пятен, высолов, ржавчины, плесени, сократить расход цемента (вяжущего) и повысить прочность раствора на 30–40%, повысить стойкость к попеременному увлажнению и высыханию, снизить капиллярный подсос, водопоглощение, водопроницаемость, повысить водостойкость, увеличить межремонтный период в 2 – 3 раза, сократить сроки высыхания цементных растворов на 20 – 50%, устранить гидроизоляционные покрытия в цементных стяжках. При использовании ГКЖ 136-41 для тяжелых бетонов и растворов расход добавки составляет 0,05 – 0,15% от массы цемента (в пересчете на продукт 100% концентрации).

СЕРНОКИСЛЫЕ СОЛИ ПЕНАЗОЛИНОВ ССП – водный раствор от светло-желтого до светло-коричневого цвета, рН – 7. Снижает поверхностное натяжение. Поставляется в виде порошка в мешках.

Основным способом применения в бетонах кремнийорганических соединений типа алкилсиликонатов и алюмоалкилсиликонатов натрия является введение их в растворные или бетонные смеси с водой затворения. Определенный интерес представляет введение водорастворимых олигомеров при помоле цементного клинкера. Полученные в этом случае цементы обладают гидрофобными свойствами. Степень гидрофобности зависит от количества вводимого олигомера и тонкости помола цемента.

В настоящее время бетоны, модифицированные кремнийорганическими олигомерами, широко применяются при возведении ответственных сооружений гидротехнического, промышленного и мелиоративного строительства.

Внедрение гидротехнических бетонов высокой морозостойкости. Результаты производственных опытов по бетонированию блока плотины Красноярской ГЭС бетонной смесью с ГКЖ-94 показали, что бетоны, модифицированные ГКЖ-94, имеют стабильные показатели по морозостойкости при 1000 и более циклах замораживания и оттаивания.

Впервые в практике строительства плотин внедрение бетонов высокой морозо- и кавитационной стойкости, модифицированных олигомером ГКЖ-94, в широких производственных масштабах было осуществлено на строительство Зейской ГЭС.

Активность 50%-й эмульсии, соответствует паспортным данным пределами содержания активного водорода 0,6 – 0,8%.

О высоком качестве эмульсии, приготовленной с помощью разработанного оборудования и по разработанной технологии, свидетельствуют статистические данные о дисперсности: среднее содержание частиц меньше 1 мк в приготовленной эмульсии не опускалось ниже 78,8% при требованиях рекомендации к этой характеристике не менее 70%. Высокая степень дисперсности способствует длительному сохранению эмульсии без видимых нарушений и стабильным результатам по активности 5%-й концентрации эмульсии, вводимой в бетонные смеси.

Бетонные смеси, модифицированные ГКЖ-94, значительно дольше сохраняют подвижность по сравнению со смесями, приготовленными на СДБ. Еще в большей степени действие ГКЖ-94 сказывается на улучшение удобоукладываемости бетонных смесей, что особенно важно при производстве бетонных работ на гидротехнических стройках.

Введение ГКЖ-94 практически исключает водоотделение в бетонной смеси, что положительно сказывается на повышении однородности, водонепроницаемости и долговечности бетона.

Проведенные сравнительные исследования по уменьшению тепловыделения бетона, модифицированного ГКЖ-94 и СДБ в средней части блоков плотины показали, что при одинаковых условиях и одинаковых по конфигурации и размеру блоков подъем температуры в бетоне с СДБ идет интенсивнее, чем в бетоне с ГКЖ-94.

Оценка сравнительной однородности бетонов с СДБ+СНВ и ГКЖ-94 производилась по показателям вариации прочности производственных бетонов, которые были получены в результате статистической обработки данных систематического контроля прочности бетонов одной и той же марки, постоянного состава, приготовленного на одном из бетонных заводов строительства. Полученные результаты контроля прочности бетона класса В30 (марки М 400), F = 400 с ГКЖ-94 и комплексным модификатором СДБ+СНВ показывают, что средние прочности бетонов с ГКЖ-94 превышают средние прочности бетонов с СДБ+СНВ на 2 – 5 МПа, что хорошо согласуется с данными по общему содержанию воздуха. По-видимому, более низкие средние прочности бетонов с комплексным модификатором в сравнении со средней прочностью бетонов с ГКЖ-94 вызваны повышенным содержанием воздуха. Большие колебания содержания воздуха в бетонах приводят к большему коэффициенту вариации прочности этих бетонов. Особенно четко эта зависимость наблюдается на бетонах раннего возраста. Так, если коэффициенты вариации прочности бетонов с комплексным модификатором в возрасте 28 суток оставляют 0,18 – 0,21, то для таких же бетонов с ГКЖ-94 эти коэффициенты находятся в пределах 0,12 – 0,18.

В целом рассмотрение полученных данных приводит к выводу, что статистические характеристики прочности бетонов с ГКЖ-94 более стабильны, чем характеристики бетонов с СДБ + СНВ, на основании чего можно заключить, что однородность бетонов, модифицированных ГКЖ-94, выше. Величина дисперсии прочности бетона с СДБ+СНВ равна 27,9 МПа, а величина дисперсии прочности для бетонов с ГКЖ-94 составляет 12,3 МПа.

Оценка морозостойкости бетона производилась по результатам испытания контрольных образцов и кернов, выбуренных из тела плотины Зейской ГЭС. Результаты испытаний контрольных образцов свидетельствуют о том, что максимальные потери прочности после 500 циклов замораживания и оттаивания по стандартной методике не превышали 11% при средней потере прочности 5%. Аналогичные результаты получены по измерению скоростей распространения упругих волн. Среднее значение прочности кернов, не подвергавшихся испытаниям, практически не отличается от среднего значения приведенной кубиковой прочности образцов кернов, подвергавшихся замораживанию, и составляет 42,4 МПа. Коэффициент морозостойкости контрольных образцов (К_F = 0,95) оказался немного ниже, чем коэффициент для кернов (К_F = 0,97). По данным измерения скорости распространения упругих волн в бетоне кернов также не было обнаружено нарушения сплошности бетона, подвергавшегося замораживанию.

Из рассмотрения полученных данных также видно, что в производственных бетонах с ГКЖ-94 преобладает доля пор более мелких размеров по отношению к доли пор таких же в бетонах с СНВ+СДБ. Так, доля пор фракции 0 – 50 мкм для контрольных образцов и кернов бетонов с ГКЖ-94 составляет 32 – 37%, тогда как относительное содержание этих пор в бетонах с СНВ+СДБ – 26 – 27%.

В настоящее время принято считать, что наиболее эффективными модификаторами гидрофобизирующего типа являются олигомеры типа полифенилэтокси- и полифенилпропоксисилоксанов.

Отечественной химической промышленностью освоен выпуск соединений вида фенилэтоксисилоксанов (ФЭС) трех марок: 113-63 (ФЭС-50), ФЭС-66 и 113-65 (ФЭС-80). Наиболее эффективными являются олигомеры типа ФЭС-50 и ФЭС-66.

Применение КОС в практике ремонтно-восстановительных работ. В процессе строительства и эксплуатации промышленных, транспортных, энергетических и других сооружений в результате действия силовых воздействий, а не редко и вследствие низкого качества работ, в железобетонных конструкциях образуются раковины глубиной более 50 мм и сколы с обнажением арматуры, трещины, внутренние неплотности, а также изломы элементов сооружений. Традиционные методы ремонта, заключающиеся в заделке дефектных участков бетоном и раствором, а также нанесение слоя торкрет бетона зачастую не решают поставленной задачи.

В настоящее время разработаны новые возможности использования кремнийорганических соединений в качестве модификаторов составов и, прежде всего, инъекционных растворов, предназначенных для ремонта, восстановления эксплуатационной надежности бетона, повышение его водонепроницаемости. Так, для надежности склеивания свежеуложенного бетона или торкрета с основанием рекомендуется после очистки поверхности разрушенного бетона и удаления с арматуры ржавчины двухразовая обработка специальным составом, где КОС типа алкилсиликоната щелочных металлов применяется как модификатор гидрофобно-пластифицирующего действия и как промотор адгезии старого бетона к новому.

Наиболее сложный и частый случай – фильтрация жидкостей даже при незначительных напорах через железобетон, имеющий трещины шириной до 0,1 – 2 мм. Традиционными являются устройство дренажа, глубинное водопонижение и т.п. После высушивания бетона производится гидроизоляция.

Введение КОС снижает усадку инъекционного раствора при полимеризации, оказывает пластифицирующее действие и одновременно ускоряет процесс отверждения смолы в среде водонасыщенного бетона.

Применение КОС в производстве реставрационных работ. Традиционные отделочные и отделочно-конструкционные материалы в связи с повышением агрессивности атмосферных агентов (влаги, осадков, паров, газов, пыли) в промышленных районах находятся в тяжелых условиях эксплуатации.

В практике реставрационных работ внедрение современных отделочных и конструкционных материалов затруднено по следующим причинам:

1. Стремление реставраторов восстановить первоначальный вид отделки, относящийся к определенному историческому периоду, обязывает их использовать строительные материалы, соответствующие уровню технологии данного периода.

2. Специальные требования, предъявляемые к материалам для реставрации (паропроницаемость, совместимость со старыми материалами, сохранение цвета и фактуры и т.д.).

В практике реставрационных работ широкое распространение получил эфир ортокремневой кислоты, который используется в качестве связующего в пропиточных и в докомпоновочных штукатурных составах.

Для докомпоновки утраченных частей и фрагментов архитектурного декора, эксплуатирующегося в атмосферных условиях, разработаны шпатлевочные составы на связующем кремнийоргсиликате (представляющем смесь жидкого натриевого стекла с этилсиликатом – 32 в соотношении 1:1 по массе). Наполнителем в докомпоновочных составах служит фракционированная крошка и мука реставрируемого камня (кирпич, известняк и т.д.). Докомпоновочный состав наносится на предварительно очищенную и укрепленную тем же связующим поверхность камня.

Для восполнения утрат декоративных штукатурок используются шпаклевочные составы на белом цементе с суперпластификаторами, в которые КОС вводят в количестве 0,15% по массе цемента с целью придания гидрофобности и солестойкости докомпоновочным составам. Наполнителем служит крошка реставрируемого камня или кварцевый песок. При ремонте облицовок высотных зданий, выполненных из керамических крупноразмерных плит Г-образной формы, используют декоративные бетонные смеси, состоящие из белого цемента, песка, извести-пушонки, кремнийорганического модификатора типа силиконата натрия, вводимого в количестве 0,2% по массе цемента с целью повышения водо- и морозостойкости состава, и пигмента.

За рубежом гидрофобная защита КОС применяется также для повышения атмосферостойкости материалов, фасадов уникальных общественных зданий, скульптур, памятников истории и культуры.

Так, мраморные фасады Миланского собора обработаны силиконами. В Германии все фасады зданий из мрамора, известняка и кирпича обрабатывают кремнийорганическими смолами. В Чехии стены зданий, украшенные штукатуркой-сграффито (цветной с рисунком) защищены гидрофобизаторами на основе КОС. В Польше для защиты кирпичных зданий применяют силиконовые жидкости. В Великобритании стены обрабатывают силиконовым каучуком в органическом растворителе в качестве водоотталкивающего покрытия.

Помимо порообразования, газообразующие и воздухововлекающие добавки повышают воздухонепроницаемость и морозостойкость бетонов и растворов, снижают коррозию стали.

Применение пластифицирующих-воздухововлекающих и воздухововлекающих добавок, как правило, приводит к снижению прочности бетона и раствора, а особенно при их твердении в условиях ТВО. Однако потеря прочности в значительной мере может компенсироваться В/Ц вследствие пластифицирующего эффекта добавок, применением добавок – ускорителей схватывания и твердения цементного теста, добавок, повышающих прочность бетонов и растворов при сжатии.

Предварительное выдерживание перед ТВО бетона с этими добавками (около 3 ч) так же может частично уменьшить потерю прочности бетона, вызываемую добавками.

Читайте также: