Новые технологии добавки в бетон

Обновлено: 18.05.2024

Каким будет бетон будущего: 5 перспективных разработок

В последние 5-10 лет в строительную отрасль стремительно внедряются новые технологии. Например, на стройплощадках все чаще появляются дроны и роботы, а контролировать прочность и температуру бетона можно с помощью обычного смартфона.

Инновации не обошли стороной и строительные материалы. В этой статье мы собрали 5 видов бетона с особыми свойствами, которые могут начать использоваться на практике уже в самом ближайшем будущем.

Гибкий бетон

В 2016 году ученые из сингапурского университета в Наньяне представили свой вариант гибкого бетона.

Для получения гибкости в него добавляется специальное ультратонкое волокно, которое равномерно воспринимает нагрузки, распределяя их по всей площади бетона. Подобные волокна не бетонируются «намертво». Они как бы проскальзывают под давлением относительно друг друга.

Основное преимущество гибкого бетона заключается в том, что даже после деформаций он возвращается в предыдущее состояние.

Вообще гибкие бетоны впервые были изобретены около 10 лет назад и выходили под общим названием Engineered Cementitious Composites (ECC). Сингапурские исследователи улучшили версию ECC и назвали ее ConFlexPave.

На данный момент ConFlexPave используют при дорожных работах. Дороги с гибким бетоном выдерживают деформации и в то же время не размываются во время смен сезонов.

Самовосстанавливающийся бетон

На ремонт бетонных конструкций ежегодно тратят миллиарды долларов, поэтому самовосстанавливающийся бетон – новая ступень в развитии строительных материалов.

Основой большинства способов получения самовосстанавливающегося бетона является добавление в состав грибков и спор бактерий, способных выжить в щелочных условиях и придать строительному материалу новые свойства.

Самовосстанавливающийся бетон необходим в местах, где производство мелких ремонтных работ и регулярный осмотр состояния сооружений невозможен или затруднен:

– подземное строительство;
– подводное строительство;
– высотные здания;
– транспортные сооружения мостового типа.

Подробнее о самовосстанавливающимся бетоне читайте в статье «Как получают самовосстанавливающийся бетон и зачем он нужен»

Электропроводящий бетон

Российские ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) создали электропроводящий бетон.

Его можно применять для специального строительства, автоматического мониторинга деформаций и ремонта сооружений, производства незамерзающих взлетно-посадочных полос, дорожных покрытий, а также поверхностей, от которых прямо на ходу будут подзаряжаться электроавтомобили и другая техника. Статья об этом опубликована в Magazine of Civil Engineering.

По итогам проведенных испытаний зафиксировано, что новый бетон не только может проводить электричество, но и на 30-35 процентов прочнее, чем гостовские образцы. Часть цемента в новом бетоне заменили на зольные и шлаковые отходы энергетических производств и отходы обработки гранита, поэтому его производство экономичнее и экологичнее, чем обычных бетонов и существующих аналогов. Для электропроводимости вместо дорогих карбоновых нанотрубок в смесь добавили обычные и очень доступные карбоновые наночастицы.

Подробнее про электропроводящий бетон читайте в статье «Зачем нужен электропроводящий бетон»

Светящийся бетон

Доктор Хосе Карлос Рубио из мексиканского университета UMSNH создал цемент, из которого можно изготавливать светящийся бетон. Бетон с фотолюминесценцией может накапливать энергию Солнца днём, а затем отдавать её ночью в течение 12 часов. Изобретатель утверждает, что прочности такого бетона хватит на 100 лет использования.

Если полученный Рубио цемент пройдёт необходимые проверки, то изготовленные из него стены, здания и даже дороги (в тех климатах, которые это позволяют) способны будут накапливать световую энергию в течение дня, а затем светиться ночью, экономя таким образом огромное количество электроэнергии.

Рубио утверждает, что в отличие от фотолюминесцентных пластиков, которые разлагаются от ультрафиолета, его цемент солнцеустойчивый и может служить целых сто лет. Он уже получил материал двух цветов, голубого и зелёного. Кроме всего прочего, максимальную яркость материала можно контролировать при его изготовлении – чтобы, например, светящаяся дорога не слепила водителей.

Изобретатель запатентовал свой цемент в Мексике. Изобретением уже заинтересовались в фонде Ньютона, основанном Королевской инженерной академией наук Великобритании. Проект проходит стадию коммерциализации.

Фотокаталитический бетон

Фотокаталитические бетоны являются перспективным направлением в строительстве, благодаря возможности эффективного решения проблемы загрязнения атмосферного воздуха в городах и самоочистки фасадов зданий.

Бетон так назван из-за фотокатализа – химического процесса, который происходит в его структуре под действием света. Как только солнечные лучи попадают на поверхность подобного бетона, происходит химическая реакция, которая расщепляет любые загрязнения – пыль, грязь, плесень, бактерии и прочее.

Ученые добились проявления таких свойств благодаря введения в рабочий состав диоксида титана параллельно с дополнительными катализаторами, которые не только стабилизируют его, но и активизируют дополнительные фотокаталитические процессы.

Эти строительные материалы уже несколько лет используются при строительстве в Японии, Бельгии, Италии, Франции, США, а впервые технология фотокаталитического бетона была применена при строительстве Церкви Дио Падре Мизерикордиозо в Италии (на фото). Для того, чтобы белоснежные бетонные «паруса» новой церкви не требовали частых чисток, специалисты этой компании использовали свою новую разработку — белое самоочищающееся покрытие для стен. Но в тот момент они не знали, что из-за содержания диоксида титана, белого пигмента, этот краситель-штукатурка поглощает выхлопные газы и другие составляющие городского смога.

В России известны лишь лабораторные эксперименты по применению фотокаталитических бетонов.

В связи с перспективами использования и развитием фотокаталитических бетонов в 2016 году вышел нормативный документ ГОСТ Р 57255—2016 «Бетоны фотокаталитически активные самоочищающиеся. Технические условия»

Остались вопросы? Свяжитесь с нами!

Телефон: 8 (800) 555 29 32

Подпишитесь на нашу email-рассылку, чтобы не пропускать новые статьи!

Пластификаторы для бетона и цемента: виды, составы, область применения

Цемент – минеральный порошковый материал. При смешивании с водой он образует пластичную массу, которая, высыхая, становится твердой.

Помимо воды и цемента, цементный раствор включает песок в качестве наполнителя. Цементный раствор цемента используют для отделочных работ.

Бетонный раствор, кроме песка, включает более крупный наполнитель: гравий, щебень. Он используется для выполнения крупных конструкций, например, несущих стен зданий, фундаментов, полов.

Важно!

Показатели качества бетона – класс и марка. По СНиП 2.03.01-84, класс бетона по прочности обозначается «В» с числом, которое показывает выдерживаемое давление в мегапаскалях. «М» с числом – марка по прочности (число от 50 до 1000 – предел прочности на сжатие). Кроме того, есть «П» – подвижность, «W» – водостойкость, «F» – морозоустойчивость.

ГОСТ 25192-2012 и ГОСТ 7473-2010 классифицируют бетон по назначению, виду вяжущего вещества и наполнителей, условиям твердения и структуре.

ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» устанавливает соотношение между марками и классами бетонов.

Основные характеристики бетона:

Прочность. Она зависит от марки цемента, соотношения цемента и воды, способа замеса.
Удобство в укладывании. Зависит от консистенции смеси, которая задается определенным соотношением жидких и сыпучих компонентов.
Водостойкость. Зависит от марки бетона и от добавок.

Важно!

Водоцементное соотношение (отношение воды к цементу или В/Ц) рассчитывается по таблицам, в зависимости от марки цемента и обычно составляет 0,3–0,5 и выше. Увеличение этого показателя (добавка большего количества воды) приводит к снижению прочности бетона. При самостоятельном приготовлении раствора, в целях увеличения его подвижности иногда добавляют слишком много воды. Это ошибка: подвижность и текучесть нужно повышать путем добавления пластификаторов.

Для удобства в работе, повышения качества, при работе в сложных условиях (мороз, влажность), в растворы вводят модифицирующие добавки, которые придают те или иные технологические свойства.

Ускоряющие набор прочности (прочность в первые сутки отвердевания повышается).
Вовлекающие воздух. В смеси появляется множество мелких пузырьков воздуха, способствуя увеличению морозостойкости.
Самоуплотняющиеся. Для заливки тонких конструкций с большим количеством арматуры.
Фотокаталитические. Готовый бетон самоочищается, разлагая любые загрязнения поверхности.
Гидрофобизирующие. Придают водоотталкивающие качества.
Пластификаторы. Увеличивают текучесть, пластичность и позволяют долгую транспортировку смеси.

Что такое пластификатор, и для чего он нужен

Пластификаторы – это модифицирующие добавки для бетонных и цементных растворов. Пластификатор делает бетонный раствор более эластичным и подвижным, благодаря чему он становится удобнее в работе и приобретает дополнительные технологические качества.

Уменьшают расход цемента на 10–15% без уменьшения прочности.
Облегчают распределение и смешивание компонентов смеси.
Увеличивают подвижность и текучесть растворов, позволяя использовать бетононасосы.
Помогают избежать появления пустот.
Уменьшают размеры пор в готовом бетоне, увеличивая прочность материала.
Улучшают адгезию, что важно для армированных конструкций.
Предотвращают расслаивание раствора, позволяя работать дольше.
Уменьшают энергозатраты при вибрировании бетона, разравнивании стяжек.
Устраняют необходимость тепловой и влажностной дополнительной обработки.
Повышают морозоустойчивость.
Уменьшают усадку бетона.

Важно!

Пластификатор может замедлять затвердение бетона. Если необходимо, чтобы бетон схватился быстрее, применяют добавки, ускоряющие отвердевание.

Стандарты для пластификаторов: ГОСТ 24211-91 устанавливает потребность добавок для бетона и их безопасность. Не распространяется на минеральные добавки. ГОСТ 24211-2008 выделяет пластифицирующие и суперпластифицирующие добавки.

Видео: С пластификатором или без, разница видна сразу

Влияние пластификаторов на прочность бетона

При изготовлении бетонного раствора возникает дилемма: более прочным будет бетон, в котором меньше воды, но с ним тяжело работать, он может образовывать пустоты, и в итоге прочность готового изделия уменьшится; если увеличивать пластичность раствора добавлением воды, смесь будет расслаиваться, даст сильную усадку, потрескается, и прочность бетона тоже уменьшится.

Пластификаторы повышают пластичность и текучесть бетона без увеличения воды в растворе, а значит, смесь легче укладывается, уплотняется, не образует пустот. В итоге прочностные характеристики бетона повышаются.

для бетона;
для цементного раствора;
для изготовления тротуарной плитки;
для теплых полов;
для стяжек.

Составы пластификаторов

Пластификаторы отличаются по составу:

Изготовленные на основе полимеров и силиконов, экологически безопасные, эти пластификаторы не имеют запаха, увеличивают подвижность смеси и водонепроницаемость бетона. Используются в отделочных работах.
На основе поверхностно-активных веществ – лигносульфонатов технических. Являясь анионными ПАВ, лигносульфонаты позволяют уменьшать расход цемента, увеличивать водонепроницаемость и морозоустойчивость бетона, увеличивают допустимое время транспортировки растворов.
Поликарбоксилатные добавки применяются в монолитном строительстве. Они увеличивают длительность хранения смеси.

В зависимости от основного действующего компонента, пластификаторы показывают те или иные свойства.

3G8 – триэтиленгликоля диоктиат;

DUO1, DUO2 – пластификаторы комплексной структуры;

DOP – диоктил фталат;

Эффективность

В зависимости от силы воздействия, есть 4 группы пластификаторов для цемента, каждая из которых предназначена для конкретных целей:

Слабые. Применяются при производстве сооружений небольших размеров. В составе – органические соединения на основе кремния. Эти пластификаторы увеличивают пластичность раствора в пределах одного пункта, но заметно увеличивают гидрофобные характеристики готового материала.
Средние. Используются для изготовления фундаментов. На основе лигносульфонатов, повышают текучесть бетона, увеличивают устойчивость к солям, усиливают гидроизоляционные свойства изделий. Пластичность повышают с П1до П3.
Сильные. Пластификаторы на основе лигносульфонатов и акрилатов повышают пластичность бетона с П1 до П4, улучшают укладываемость при вибрации. Применяется для стяжек, фундаментов, штукатурки.
Суперсильные. Изготовленные на основе нафталина, серной кислоты, формальдегида, эти добавки увеличивают подвижность раствора с П1 до П5 без уменьшения прочности. Пригодны для проведения любых видов работ.

Комплексные добавки

Добавки для цемента и бетона выбираются в зависимости от того, какие свойства необходимо получить. Но что, если нужно несколько свойств? В этом случае помогут комплексные добавки, которые содержат несколько компонентов и придают бетону комплекс свойств. К комплексным добавкам относится, например, суперпластификатор – добавка, совмещающая все свойства.

Видео: Влияние пластификатора С3 на консистенцию раствора

Суперпластификатор увеличивает подвижность и прочность бетона, придает морозоустойчивость и обеспечивает возможность длительной транспортировки раствора.

Видео: Принцип действия суперпластификатора

В каком количестве добавляется пластификатор?

В зависимости от конкретной марки, пластификатор добавляется в концентрации от 0,25% до 1,5% к массе цемента. Придерживайтесь рекомендаций, указанных на упаковке.

Применение пластификаторов

Цементные и бетонные растворы используются в различных видах строительных и отделочных работ.

Фундамент

При изготовлении фундаментов используют бетон класса В25 (марки М300) класса В30 ( марки М400). Воды используют в 2 раза меньше по весу, чем сухой смеси; щебень и гравий для наполнения пригоден мелкий, с частицами не более 2 см.

Важно!

Желательно заливать фундамент в теплое время года, чтобы он не схватился слишком рано и хорошо связался с арматурой.

Фундамент заливают слоями по 25-30 см, уплотняя каждый слой вибратором или постукиванием и выравнивая поверхность.

Пластификаторы в бетоне для фундаментов позволяют получить плотную конструкцию без пустот, увеличивают прочность фундамента, позволяют обойтись без вибрации.

При заливе фундамента в минусовые температуры требуются антиморозные добавки.

Стяжка пола

Бетонная стяжка пола необходима для получения абсолютно ровной поверхности. Пластификаторы не только экономят материалы, но и помогают добиться ровного основания без полостей и пустот. Пригодятся добавки, которые уплотняют и создают самовыравнивающиеся смеси.

Теплый пол

При заливке стяжки для теплого пола, помимо ровной поверхности необходимо еще и увеличить теплопроводность стяжки. Пластифицирующие добавки для теплого пола позволяют добиться равномерного прогрева пола, увеличивают прочность стяжки и позволяют уменьшить ее толщину на 10-15%.

Раствор для тротуарной плитки

Плитку изготавливают из цемента марки от М300 до М500.

Стандартный цементный раствор не обладает той прочностью, которая необходима для тротуарной плитки. Добавление щебня уменьшает его пластичность, и ровно уложить блоки становится проблематично.

Пластификаторы помогают избежать проблем: раствор становится более подвижным, готовые изделия – более плотными, ровными и гладкими, без высолов. Повышается прочность изделий. Имеет смысл использовать добавки, увеличивающие морозоустойчивость.

Видео: Бетон вместо брусчатки

Видео: Бетонирование двора в виде тротуарной плитки

Цементный раствор для отделочных работ

Штукатурка для отделочных работ должна отвечать следующим требованиям:

хорошо распределяться;
сцепляться с основой;
создавать ровную поверхность;
иметь антибактериальные свойства;
увеличивать звукоизоляцию и теплоизоляцию.

Штукатурка для наружных работ должна обладать морозоусточивостью и быть водостойкой.

Добиться этих целей помогут современные пластифицирующие добавки.

Совет!

Для внутренних работ можно использовать марки М150 и М200; для фасада – М300 и выше.

Видео: Как оштукатурить стены цементным раствором своими руками

Целесообразность применения пластификаторов

Пластификаторы делают цементные и бетонные растворы более удобными в работе, повышают качество готовых изделий, придают особые свойства (морозоустойчивость, гидрофобность), экономят цемент.

Альтернатива готовым добавкам – самодельный пластификатор

Промышленность не всегда радовала строителей готовыми добавками, а повышать качество растворов было необходимо. Поэтому существует множество домашних рецептов.

Интересно!

На Руси в раствор для кладки добавляли молоко и яйца.

Среди любительских рецептов – жидкое мыло и стиральный порошок, клей ПВА, гашеная известь (пушонка).

Пластификатор	Способ использования
Известь гашеная	Увеличение подвижности раствора, антибактериальные свойства, 20% от массы цемента.
Жидкое мыло	200 мл на 1 мешок цемента
Клей ПВА	200 мл на 1 ведро раствора
Порошок для автоматической чистки	100-150 г на 1 мешок цемента. Предварительно смешать с водой.

Мыло (порошок для стирки, жидкость для мытья посуды) – это ПАВ. Оно помогает продлить годность раствора для работы, чтобы можно было не торопиться при работе.

Гашеная известь добавляет эластичности и гладкости.

Важно!

Пушонку заранее смешайте с водой, чтобы получить раствор консистенции сметаны.

Клей ПВА повышает подвижность растворов, прочность и влагоустойчивость бетона.

Для повышения гидроизоляционных свойств и устойчивости к кислотам в раствор добавляют жидкое стекло.

Недостатки самодельных пластификаторов:

Уступают по свойствам промышленным составам.
Нет четких данных о том, в каких количествах добавлять.
Результат не гарантирован.

В итоге при использовании «домашних рецептов» могут возникнуть следующие дефекты:

сильное пенообразование при замесе;
солевые разводы (высолы);
чрезмерная усадка.

Учитывая широкий выбор качественных пластификаторов промышленного производства, применение самодельных добавок оправдано только на объектах низкой важности.

Видео: Добавление моющего средства, чтобы раствор не садился

Видео: Пластификатор или моющее средство? Краш-тест

Ручной замес

Для ручного замеса годятся марки цемента до М350.

Вручную можно качественно смешать лишь небольшое количество раствора:

Растворить пластификатор в теплой воде, как указано в инструкции, размешивать строительным миксером в течение 15 минут.
Смешать цемент и заполнитель.
Добавить в воду разведенный пластификатор, смешать.
Перемешать все компоненты.

Ручной замес возможен не только в емкости, но и на деревянном щите или металлическом листе с бортами:

Насыпать песок горкой вдоль листа.
Сделать по центру углубление.
Засыпать в углубление цемент и лопатой постепенно «завернуть» песок в цемент.
Хорошо смешать песок с цементом.
Полить водой из лейки и смешать.
Равномерно разбросать щебень, смешать.
Продолжать смешивать, постепенно доливая воду.

Совет!

Количество воды определяйте заранее и никогда не доливайте воду в готовый раствор.

Используйте чистую воду и максимально чистые, без примесей, наполнители. Песок выбирайте крупный и средний, а щебень – мелкофракционный.

Примерная плотность наполнителей (в кг/куб. м):

гравийный наполнитель – 1600,
гранитный щебень, кварцевый песок – 1500,
керамзит – 600-800.

Не используйте просроченный цемент, остатки от предыдущих работ. Цемент должен быть свежим, тогда конструкции получатся без трещин.

Важно!

Срок годности цемента в упаковке – 3 месяца. В открытой упаковке цемент годен в течение недели в условиях низкой влажности, а при высокой влажности – сутки.

Иногда при домашнем приготовлении раствора пользуются пропорциями компонентов не по весу, а по объему, например, ведрами.

Популярная формула по объему:

цемент 1 часть,
песок 4 части,
щебень 2 части,
вода 0,5 части.

При использовании цемента М400 получают бетон М250, при марке цемента М500, бетон получится М350.

Другие варианты соотношения цемент/песок/щебень/вода по объему:

для дорожек, пола – 1/ 3,5/ 5,7/ 0,5;
для заборов, гаражей, фундаментов – 1/ 2,8/ 4,8/ 0,5;
для ленточных фундаментов и стен – 1/ 1,9/ 3,7/ 0,5;
очень прочный, быстро затвердевающий – 1/ 1,2/ 2,7/ 0,5.

Видео: три способа замеса бетона вручную

Механизированное замешивание

Бетономешалка облегчает работу по замешиванию раствора и позволяет приготовить большие объемы смеси.

Устройство включают пустым, затем закладывают компоненты:

вода,
половина цемента,
крупный наполнитель,
остальной цемент,
песок.

Зимой порядок меняется:

горячая вода,
щебень,
цемент,
песок.

Видео: Как замешать правильный бетон

Армирование бетона

Бетон – прочный материал, сопоставимый по прочности с камнем, но он плохо выдерживает нагрузку на растяжение. Неравномерная нагрузка способствует появлению участков растяжения, и образуются трещины. Избежать этого позволяет дополнительное укрепление бетона – армирование.

Арматура – это «скелет» сооружения, прочно соединенный с бетоном. Бетон и арматура работают синергично: металлические конструкции перераспределяют нагрузку, защищая бетон от растяжения, а слой бетона защищает метал от коррозии.

Важно!

Если раньше арматура могла быть только стальной, сейчас каркас может изготавливаться из стеклопластика. Такая арматура легкая, устойчивая к износу, не проводит тепло и электричество.

Пластификаторы, добавленные в бетон, способствуют качественному заполнению и плотному связыванию раствора с арматурой.

Советы для тех, кто армирует самостоятельно:

Используйте материалы для армирования без признаков коррозии. Нежелательно применять алюминиевые прутья, листовую сталь, рельсы, сетку-рабицу, прутья длиной меньше 1 м.
Поверхность арматуры должна быть шероховатой.
Связка прутьев предпочтительнее сварки, поскольку меньше деформируется. Соедините не менее половины всех элементов арматуры.
Используйте гидроизолирующие добавки в бетон. Это предупредит коррозию стальных деталей.

Ошибки, которые часто встречаются и дорого обходятся

Ошибки могут совершаться по разным причинам: в стремлении сэкономить деньги, время и силы или по незнанию:

Использование просроченного бетона.
Экономия на добавках.
Неправильный выбор добавок.
Эксперименты с домашними добавками, успех которых не гарантирован.
Несоблюдение инструкций по работе с модифицирующими добавками.
Игнорирование правильных соотношений компонентов смеси.
Попытки сделать бетон пластичнее добавлением лишней воды.
Выбор марки цемента, не подходящей для конкретного вида работ.

Препятствует расслоению и водоотделению растворной смеси. Увеличивает живучесть раствора до 5 часов. Придает смеси пластичность, улучшает обрабатываемость, регулирует консистенцию, препятствует расслоению и водоотделению растворной смеси.

Минимальный расход указан для температуры до -10°С включительно. Максимальный расход - для диапазона температур от -11°С до -20°С.

Рекомендуется дозировать добавку с запасом в большую сторону, ориентируясь на примерные ночные температуры всего этапа набора прочности конструкции, так как ночная температура может быть значительно ниже дневной.

Для каждого конкретного вида работ цементные и бетонные растворы должны обладать теми или иными свойствами. Существующее разнообразие пластификаторов позволяет добиться высокого качества в любом виде работ и в сложных условиях. Эффективность пластификаторов промышленного производства гарантирована при соблюдении инструкции. Поэтому нет необходимости экспериментировать с домашними присадками и получать непредсказуемый результат.

Не знаете, что купить или появились вопросы по использованию? Пишите или звоните нам, подробные консультации – наш конек.

Пластификаторы и добавки для бетона своими руками

Бетонный раствор постепенно перестаёт быть просто смесью камня и цементного молока. Современная химическая промышленность предлагает ряд соединений, способных улучшить рабочие и эксплуатационные качества бетона, что расширяет область его применения. Какие из них можно только приобрести, а какие сделать самостоятельно — вы узнаете сегодня.

Какие бывают добавки в бетон

Классификация добавок для бетона довольно обширна, но все разновидности делятся на две основные группы. В первую входят добавки, улучшающие рабочие качества смеси: время схватывания, подвижность, склонность к расслоению и прочие. Во вторую группу входят примеси, способствующие оптимизации эксплуатационных характеристик бетона: морозостойкости, водопоглощения, прочности, скорости корродирования. Заранее отметим, что многие добавки оказывают комбинированный эффект.

Можно провести различие по природе действия добавок. Часть из них химические, часть — механические. К первому типу добавок можно отнести пластификаторы, регуляторы гидратации и многие другие, практически все их разновидности, принцип действия и область применения описаны в строительном каталоге Госстроя СК-4.4.3 и ГОСТ 24211–91. Механические добавки — это всякого рода микроволокна, пористые наполнители и частицы тонкого помола, воздействие которых на структуру бетона наиболее очевидно и предсказуемо.

В данном обзоре мы будем рассматривать варианты замены популярных комбинированных добавок теми химическими соединениями, которые присутствуют в свободной продаже и производятся не строительными торговыми марками. Они вполне пригодны для улучшения наиболее важных характеристик самостоятельно приготовленного бетона, но без переплаты за именитый бренд продукта.

Средства для увеличения подвижности смеси

Подвижность бетона определяет его способность занимать форму опалубки без образования пустот. Для улучшения подвижности смеси используют поверхностно активные вещества (ПАВ) гидрофильного типа. Это, преимущественно, олеат и стеарат натрия, составляющие основу бытовых моющих средств, а также сульфитно-дрожжевая бражка (лигносульфонат) — отход целлюлозной промышленности, широко применяемый в производстве сухих строительных смесей.

Добавлять в бетон можно как смеси, содержащие указанные вещества (жидкое или хозяйственное мыло), так и жидкие/твёрдые концентраты. В последнем случае хорошо решается вопрос правильной дозировки добавок. Для справки, содержание ПАВ в бытовой моющей химии составляет от 35 до 70%, при этом всегда нужно исходить из расчёта максимальной концентрации, чтобы не превысить дозировку. Оба описанных типа пластификаторов добавляются в бетон в количестве 0,2–0,35% от массы цемента.

Побочные эффекты от применения пластификаторов в основном положительные. Это незначительное замедление схватывания смеси, снижение водоцементного соотношения на 10–15%, незначительное повышение пористости. Правильное применение лигносульфоната позволяет при сохранении объёма используемой воды сократить на 7–10% содержание в смеси цемента с сохранением марочной прочности.

Стабилизаторы расслоения

Расслоение бетонной смеси заключается в осаждении твёрдых частиц цемента и наполнителя со всплытием воды на поверхность, следствием чего является недостаток влаги для гидратации. В основном бетон расслаивается из-за чрезмерного вибрационного воздействия или при сбросе с большой высоты. Практически все пластификаторы на основе ПАВ улучшают равномерность коллоидной системы бетонной смеси, однако иногда требуется дополнительная стабилизация, например при отливке массивных монолитных конструкций.

Один из способов защитить бетон от расслоения — добавление молотых твёрдых частиц с высокой удельной площадью поверхности, за счёт чего цементная пыль лучше связывается с водой. Примером таких веществ можно назвать сажу, трепел, каолин, а также металлургические золы. Важно, чтобы используемые материалы были именно тонкого помола, иначе особого толку от них не будет. Такие добавки применяют в количестве до 10–15% массы цемента.

Иначе добиться качественной стабилизации бетонной смеси можно введением небольших порций метилцеллюлозы (МЦ) — до 0,5% от массы цемента. При использовании цемента из пластифицированного клинкера содержание МЦ снижается вдвое, также эта добавка может вводиться меньшими порциями при использовании связующего высоких марок.

Воздухововлекающие агенты и уплотнители

Пластификаторы на основе ПАВ вовлекают в бетонную смесь мельчайшие пузырьки воздуха, за счёт чего повышается пористость бетона. Такое действие вторично и имеет слабо выраженный характер, при необходимости пористость бетона можно существенно увеличить или, наоборот, сделать его более плотным.

В качестве газообразующего агента широко применяется пудра-серебрянка в очень малых дозах, порядка 0,02–0,05% от массы цемента. При желании можно использовать органосиликатный гидрофобизатор под названием ГКЖ-94. Чтобы качественно приготовить добавку для бетона на его основе, концентрированную жидкость следует развести и тщательно смешать с водой в соотношении 1:3 до образования устойчивой эмульсии, а затем этим составом доводить смесь до нужной консистенции. Итоговое содержание концентрированной ГКЖ-94 в бетоне составляет порядка 2–3% от объёма используемой воды.

Если нужно сделать бетон более плотным, в него при затворении добавляют трёхвалентное хлорное железо в концентрации около 0,1% от массы цемента. Это один из наиболее распространённых и общедоступных химикатов, применяемый в травлении печатных плат. Иначе повысить плотность бетона можно с помощью менее распространенных сульфата железа или кальциевой селитры, но их содержание в смеси сильно зависит от качеств цемента и минерального наполнителя.

Замедлители схватывания

Практически все добавки, повышающие пористость и пластичность бетона, замедляют схватывание, а уплотняющие добавки способствуют более быстрому течению гидратации. Чем больше времени остается у смеси на начальном этапе твердения, тем выше итоговая прочность конструкции. Кроме того, замедлители схватывания показаны для приготовления больших порций бетонной смеси, особенно в жаркую погоду, а также при поэтапной заливке объёмных конструкций для устранения холодных швов.

Основным средством замедления схватывания смеси являются различные формы сахара, однако эту добавку следует применять с особой осторожностью. Нормальное замедление схватывания происходит при концентрации около 0,3–0,5 грамма на каждый литр используемой для затворения воды. В более высоких дозах сахар способен нарушить течение гидратации, а то и вовсе сделать процесс твердения незавершённым. По этим причинам вместо чистого сахара применяют патоку с его содержанием, которая облегчает расчёт дозировки.

Иногда суммарный эффект от многочисленных добавок делает схватывание смеси слишком медленным, из-за чего требуется ускорить гидратацию. Для сокращения времени схватывания применяют смесь поташа и алюмината натрия или пищевой соды. Смешивать эти вещества нужно в соотношении 4–6:1, полученная смесь добавляется в сухой цемент в количестве 0,5–1 % от массы. Ускорители схватывания нужно также применять осторожно, ибо они могут негативно сказаться на прочности бетона.

Повышение морозостойкости и гидрофобности

Распространено мнение, что морозостойкий бетон обязательно должен быть плотным, ведь разрушение структуры происходит преимущественно из-за расширения воды в порах. Однако закрытая структура пор не вызывает подобной уязвимости, совсем наоборот: наличие микроскопических полостей помогает снять внутренние напряжения, вызванные линейными температурными деформациями.

Можно утверждать, что большинство воздухововлекающих пластификаторов и стабилизаторов благоприятно влияют на морозостойкость бетона. Иначе добиться требуемой устойчивости к низким температурам можно путём затворения смеси на воде с 2–2,5 % содержанием кальциевого жидкого стекла. Такая добавка надёжно закрывает поры и препятствует образованию микротрещин, за счёт чего водопоглощение бетонной конструкции снижается в разы.

Чтобы иметь возможность проводить бетонные работы при отрицательных температурах, цементное тесто затворяют на смеси воды с нитритом-нитратом-хлоридом кальция (ННХК). Такое соединение не приготовить самостоятельно, оно токсично и может использоваться только для негидрофобизированных смесей. Тем не менее других альтернатив для зимнего бетонирования практически не имеется. Бетон с применением этой добавки сохраняет повышенную морозостойкость также и при эксплуатации.

Добавки для повышения прочности

Чтобы укрепить структуру бетона, его уплотняют описанными выше методами, либо вводят механические армирующие примеси. Классический материал для дисперсного укрепления — минеральная, стальная или полимерная фибра. Её количество в бетонной смеси может составлять до 30% от объёма наполнителя. Вводят фибру либо путём сухого смешивания с цементом перед затворением, либо небольшими порциями в уже готовую смесь с тщательным механизированным перемешиванием.

Также повышение прочности происходит почти всегда при добавлении пластификаторов и стабилизаторов. Даже воздухововлекающие агенты имеют повышение прочности на сжатие в качестве вторичного эффекта, увеличивающаяся пористость компенсируется более оптимальными условиями твердения цемента.

Заключение

Промышленная разработка модификаторов бетона — довольно сложный и кропотливый процесс. Соотношение добавляемых химических соединений определяется не универсальными правилами, а разновидностью, составом и сроком хранения используемого цемента. Отдельно учитывается также тип минерального наполнителя и содержащиеся в нём пылевидные примеси.

Собирая «коктейль» из многочисленных компонентов нельзя гарантировать, что их совместное влияние на бетон не окажется негативным. Даже на предприятиях, производящих ЖБИ, количество и состав добавок в бетон определяются опытным путем через серию промежуточных испытаний. Это все говорит о том, что лучше использовать модификаторы в количествах, заведомо меньше рекомендуемых, не стремиться приготовить универсальную многокомпонентную добавку, а, наоборот, улучшать только обоснованно требуемые качества.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Новое направление в химической модификации бетона

Новый в том, что инновационные химические продукты в первую очередь работают не с цементом, а с крупным заполнителем (как с менее капризной к химическому модифицированию и более значительной частью бетона).

Прогрессивный в том, что данная технология модифицирования бетона, используя поверхностный заряд щебня, реально повышает конечные результаты по всем показателям в сравнении с традиционными суперпластификаторами.

Комплексный в том, что всего один продукт воздействует сразу на все компоненты бетонной смеси, включая воду, модифицируя все ее положительные свойства одновременно, и эти действия продолжаются в течение всех процессов.

Новейшие модификаторы проявляют свою полную исключительность только в тяжёлом бетоне, где присутствует щебень, а в строительных растворах на кварцевом песке они почти не отличаются от действия известных суперпластификаторов.

Правда, отличие все же есть. Они имеют способность, химически активируя цемент, повышать прочность песчаного бетона на 30-40% к контрольному образцу при равном в/ц и количестве цемента.

И эта способность в своём роде исключительная, если только не брать во внимание подобный эффект от такой минеральной добавки как микрокремнезём (МК). Но микрокремнезём, все же, минеральная добавка, а не химическая, и сравнение с ней будет не совсем корректно.

Кроме того, новые модификаторы настолько сильно влияют на структурную вязкость бетонной смеси, что легко позволяют увеличить расход щебня в товарном бетоне до 1300-1400 кг на 1м3 при подвижности П-4 и П-5 без малейших признаков сегрегации.

Дозировка новых продуктов уже не привязана к количеству цемента и имеет практически один и тот же расход на каждый кубический метр бетона, что очень удобно в применении. Количество крупного щебня тоже всегда постоянное! В рецептурах меняется лишь расход цемента и, соответственно, песка. Вода подбирается по таблице с привязкой к фракции щебня и требуемой подвижности смеси, при этом обязательно учитывается влажность инертных материалов и объёмный вес смеси на выходе.

При расчёте количества вяжущего требуется взять во внимание то, что модификаторы серии «БЕТОПРЕСС»® являются по своей сути не только пластификаторами, но так же и химическими активаторами цемента. Данное положительное свойство приводит к значительному снижению вяжущего материала в сравнении с бетоном на иных суперпластификаторах.

Особая индивидуальность новых модификаторов ещё в том, что они разделены на две группы. Одна группа добавок работает только с щебнем изверженных пород (гранит, диорит, диабаз и т. д.), другая только с карбонатным (мрамор, мраморизированный известняк).

Помимо вышеперечисленного есть ещё целый ряд положительных свойств, проявляющихся в процессе приготовления смеси, её транспортировке, прокачке, обработке, укладке, уходе, твердении, а также, при эксплуатации самого модифицированного бетона.

Руководство компании «НПО БЕТОХИМИКС» благодарит за неоценимую помощь в создании инновационных продуктов и за разработку для них технических условий, к.т.н. Шеплякова Юрия Александровича (на фото вверху), генерального директора и руководителя Научно Исследовательской лаборатории ООО «НПО Кратон».

Читайте также: