Добавки в бетонный раствор для повышения прочности. Добавки в бетон для повышения прочности

Повышение прочности бетона

Бетон – прочный и долговечный материал, идеально подходящий под реализацию практически любой строительной задачи, требующей надёжного и прочного материала. Однако, в некоторых случаях, строителям требуется бетон повышенной прочности. Для получения такого бетона используется так называемый упрочнитель бетона – это комбинация химических веществ, вводимых непосредственно в цементно-песчаную смесь. Существует огромное количество их видов, различающихся назначением и свойствами. Сегодня можно купить добавки в бетон, которые помогут повысить прочность бетона в ближайшем строительном магазине. Они недороги и просты в использовании.

Характеристики бетона

Бетон имеет уникальные характеристики - это прочный и негорючий материал, сырье для его производства общедоступно во всех регионах. Производство его недорого и экономически выгодно.

Бетон хорошо работает на сжатие, и плохо - на растяжения и изгиб. Решением проблемы повышения прочности бетона стало изобретение железобетона – при изготовлении монолитных конструкций сначала устанавливается арматурный каркас, а потом укладывается бетонная смесь.

Защитный слой бетона предохраняет металл арматуры от разрушающей коррозии, а бетон принимает на себя сжимающие нагрузки, а арматура противостоит растягивающим и изгибающим усилиям. Применение железобетонных конструкций в строительстве с каждым годом увеличивается, появляются новые технологии и новые требования к характеристикам бетона и арматуры.

Прочность бетона является одной из важнейших его характеристик, которая обеспечивает возможность противостоять внешним нагрузкам и воздействиям. Она всегда была и будет неотъемлемой важной характеристикой надежности железобетонных конструкций. А потому вопросом как повысить прочность бетона профессиональные строители будут интересоваться всегда.

Большая часть прочности бетона обеспечивается характеристиками инертных заполнителей (щебень, песок). Фракционный состав и точный подбор дозировки инертных материалов, их физико-химические свойства и размеры – всё это играет большую роль в повышении прочности бетона.

Способы повысить прочность бетона

Самый распространенный, простой и известный "бытовой" способ повышения прочности бетона - увеличение количества цемента в растворе. Чем выше в смеси содержание цемента, тем выше класс бетона, и выше его прочностные характеристики. Получается своеобразный "бетон повышенной прочности своими руками". При всех видимых плюсах, этот способ даёт эффект повышения прочности лишь до определенного момента. При высоком содержании цемента в смеси резко понижается предел прочности готового бетона – бетон становится прочным, но очень хрупким. Плюс ко всему, такой способ приводит к значительному удорожанию строительства, ведь цемент - это самый дорогой компонент раствора.

Научно обоснованный и проверенный на производстве способ повышения прочности бетона – это введение в состав бетонной смеси химических добавок с различными характеристиками.

Добавки в бетон существуют самых разных видов и отличаются своим действием. Химически активные вещества добавок активируют весь цемент в бетонной смеси, снижают потребность раствора в воде, тем самым уменьшается водоцементное соотношение, что напрямую влияет на повышение прочности бетона.

Для решения конкретных задач используются разные добавки повышающие прочность бетона:

Суперпластификатор CEMMIX CemPlast и пластификатор CEMMIX Plastix - добавки для бетона, применение которых позволяет получать бетонные смеси с большой подвижностью, облегчает укладку и обработку и бетона.
CEMMIX CemBase - кроме перечисленных достоинств, дает возможность выполнять бетонные работы без вибрации и придаёт бетону дополнительные гидроизолирующие свойства.
CEMMIX CemThermo - специально разработанная добавка для выполнения работ по устройству бетонных полов с обогревом.
CEMMIX CemFix - ускоритель твердения, позволяет выполнять бетонные работы в короткие сроки и при пониженных температурах.
Полипропиленовое волокно CEMMIX Fibra – это волокна на основе полипропилена, применение которых повышает устойчивость бетона к ударным нагрузкам, повышает износостойкость ступеней бетонных лестниц, тротуарных плиток, бетонных полов и т.п. Дозировка: добавлять 6 пакетов (по 150 гр.) на 1 м3, или 1/2 пакета на 80 л. (бетономешалка 130 л.). Для окрашивания бетона, при замешивании, в смесь добавляют пигменты — расход пигмента на 1 м3 раствора, в зависимости от желаемого цвета, составляет 5–15 кг.

Качество заполнителей, правильный выбор добавок для бетона, соблюдение технологии выполнения работ, качественное и правильное армирование, уплотнение вибрированием, соблюдение температурного режима и надлежащий уход за уложенным бетоном – всё это позволяет значительно повысить прочность бетона и его долговечность.

Бетон повышенной прочности доступный всем

Промышленные методы получения высокопрочного бетона теперь доступны и в частном домостроении. Применение добавок CEMMIX для приготовления бетона позволит улучшить надежность и долговечность бетонных конструкций, поможет снизить стоимость материалов и уменьшить трудозатраты.

Вся линейка материалов CEMMIX предохраняет металл арматуры от разрушающей коррозии, повышает долговечность, морозостойкость, водонепроницаемость и конечную механическую прочность бетонных конструкций, позволяет получать бетон с быстрым набором прочности.

Добавки компании CEMMIX совместимы между собой, что позволяет получать бетоны с новыми свойствами, необходимые на Вашем объекте.

Для решения вопросов по гидроизоляции строительных конструкций и применения добавок CEMMIX обращайтесь на горячую линию к нашим техническим специалистам! Мы с радостью поделимся опытом и подберём для вас лучшее решение.

cemmix.ru

Добавки в бетон для повышения прочности: сравнительные характеристики и цены

Практика применения упрочняющих добавок при проведении бетонных работ набирает обороты, их рекомендуют купить при сложных условиях или особых требованиях к заливаемым конструкциям. Данная группа включает материалы с разным принципом действия и стоимостью, чаще всего химического происхождения. Многие из них относятся к комплексным и помимо повышения прочностных характеристик положительно влияют на другие показатели строительных растворов, а именно: подвижность, водонепроницаемость и морозостойкость. Выбор конкретной марки зависит от условий и назначения смесей.

Улучшение качеств бетона а именно его прочности

Оглавление:

Для чего необходимы упрочнители?
Обзор популярных марок
Цены

Определение прочности и целесообразность использования добавок

Эта характеристика является основной, она отражает способность бетона к сопротивлению при сжатии и устанавливает его класс. Ее марочное значение достигается в возрасте 28 суток после заливки, при подборе правильных пропорций и создании нужных условий затвердевания этот показатель только улучшается со временем. Требуемый класс прочности указывается в проекте, повышение его в большую сторону нежелательно из-за возрастания затрат на приготовление, в меньшую – опасно из-за риска разрушений конструкций.

Требования к добавкам регламентированы ГОСТ 24211, с учетом их прямого воздействия на свойства раствора и кинетику его твердения их вводят со строгим соблюдением пропорций, с одновременной поддержкой оптимального водоцементного соотношения. Дозировка подбирается исходя из сухого веса вяжущего или объема строительной смеси, как правило, она незначительная и влияния на итоговую массу эти примеси не оказывают. Но из-за высокой стоимости таких веществ их применение должно быть экономически оправданным. Повышение марочной прочности путем ввода примесей целесообразно при:

Высоких требованиях к рабочим показателям возводимых конструкций.
Использовании нестандартных или высокой доле мелкофракционных заполнителей, сомнении в качестве компонентов.
Изготовлении нагружаемых, но не армированных мелкоштучных изделий: бордюрных элементов, плитки и брусчатки.
Заливке интенсивно эксплуатируемых стяжек. В данном случае могут применяться как добавки, оказывающие влияние на смесь в жидком виде, так и упрочнители свежеуложенных поверхностей.
Бетонировании монолитных систем при неблагоприятных погодных условиях.

Преимущества противоморозных смесей для бетона

Виды упрочнителей, обзор марок и характеристик

В зависимости от достигаемого эффекта и принципа действия все добавки разделяются на:

1. Пластифицирующие, позволяющие снизить водоцементное соотношение и общий расход вяжущего на 25%, увеличивающие удобоукладываемость на 1-3 марки, морозостойкость на 1,5 и водонепроницаемость на 3-4. Данная группа включает как дешевые варианты (жидкое мыло, порошок), так и специализированные с разной стоимостью: суперпластификаторы Полипласт, Sika Mix Plus, Технониколь.

Преимущества добавки БИОПАН Б-4

2. Средства, изменяющие кинетику твердения. Ускорители оказывают прямое влияние на процессы гидратации за счет вовлечения максимального объема зерен, при их вводе в правильной пропорции наблюдается повышение морозостойкости бетона и увеличение предела прочности в несколько раз. Недостатков их применения мало: помимо высокой стоимости некоторые марки оказывают негативное действие на арматуру.

Эта группа представлена составами на основе хлоридов и нитратов кальция и натрия и разновидностями углекислых и сернокислых солей. Лучшие отзывы имеют марки Релаксор, Реламикс, CemFix, Асилин и Оптилюкс.

3. Армирующие добавки в виде инертного полипропиленового, базальтового или металлизированного фиброволокна. Тонкие микроскопические волокна позволяют сделать крепкий бетон своими руками без риска нейтрализации полезных свойств каких-либо компонентов, в разы повышают устойчивость к истиранию, ударным нагрузкам и трещинам и снижают проницаемость.

Антифриз для бетона

4. Противоморозные присадки с антифризами, используемые при отрицательных температурах до -30 °С и сочетающие функции упрочнителей, пластификаторов и ускорителей. Представлены марками M15 Plus, Софексил, Типром и другими.

5. Гидрофобизаторы, улучшающие водоотталкивающие свойства. Яркими примерами являются жидкое стекло и Аквасил.

Разновидность	Оптимальная область применения	Ориентировочная степень повышения прочности
Пластифицирующая	Бетонирование фундаментов и монолитных конструкций, стяжек полов, включая теплые, обустройство отмосток и дорожек	На 20-25 %
Ускоритель	Проведение работ в зимнее время, изготовление мелкоштучных изделий в формах и блоков с ячеистой структурой	На 15-20 %
Фиброволокно	Фундаменты, изогнутые, сферические и тонкостенные конструкции, стяжки	В 10-100 раз
Противоморозная	Бетонирование в зимнее время	На 5-10%
Гидрофобизатор	Фундамент, отмостки, открытые участки.	До 30%

При выборе добавок помимо рекомендуемых пропорций и способа ввода обращается внимание на такие технические характеристики как температурный диапазон использования, совместимость с другими компонентами и арматурой, потребность в разбавлении, влияние на жизнестойкость и подвижность, условия и длительность хранения. При ограниченных средствах стоит купить простые вещества: поташ, хлористый кальций, жидкое мыло, но их ввод требует осторожности, превышение соотношения с цементом выше 5% недопустимо.

Стоимость

Наименование, тип	Температурный режим, °C	Рекомендуемая дозировка	Фасовка	Цена, рубли
Суперпластификатор Технониколь	От -30 до +50	1,1 % от массы цемента или 1,5 л на 1 м3	10 л	840
Релаксор 1, Будиндустрия	От 15 до +5	0,6-1 % от веса цемента	25 кг	1250
Полимерная фибра SikaFiber PPM-12	Не зависят от условий бетонирования	150 г на ¼ м3 бетона или 500 кг пескоцемента	150 г	120
Аквасил	Не ниже +5	0,4-0,5 % от массы цемента	1 л	370

cemgid.ru

Добавки в бетон для прочности

Главная характеристика, за которую строители ценят бетон – его прочность. Даже без дополнительных введений в общую массу она обычно устраивает по своим показателям застройщиков. Однако любой человек стремится к совершенству и желает, чтобы его здание простояло максимальное количество лет. А бетон все же имеет склонность к разрушению под воздействием внешних факторов – как и любой другой строительный материал. Поэтому неизменной популярностью пользуются добавки в бетон для прочности. Они позволяют довести прочностные характеристики раствора (и конечных изделий, полученных из него) почти до идеальных показателей.

Когда без упрочнителей не обойтись

В частном и малоэтажном строительстве добавки в бетон для прочности могут быть сочтены лишними: ее запас вполне может не пригодиться. Но есть варианты, при которых без таких присадок не обойтись.

Повышенные запросы к конструкциям и сооружениям по морозоустойчивости и водоупорности. Особенно важно – для глубокого севера России и строений, частично или полностью находящихся в воде.
Присутствие в растворе не особенно стандартных наполнителей вроде мелкофракционного песка.
Предназначение бетона: на изделия из него предполагается высокая нагрузка. Например, он пойдет на брусчатку.
Монолитные конструкции, в которых применяются расширяющие минеральные добавки.

Но даже в случае индивидуального строительства, если ваш дом располагается в не слишком комфортных условиях, добавки в бетон для большей прочности совсем не помешают. Они не сильно удорожат строительство, зато надолго продлят срок существования и беспроблемной эксплуатации готового здания.

Упрочняющие смеси

В большинстве своем добавки в бетон для прочности являются химическими соединениями, которые вводятся в бетонные смеси в процессе их приготовления и затвердевают в совокупности с ними. Главное предоставляемое преимущество – защита конструкции по всему объему. Несущественным недостатком можно считать нереальность повысить крепость уже возведенной конструкции – эту задачу будут уже выполнять укрепляющие, глубоко проникающие пропитки.

ВСМ

Одним из самых недорогих и надежных средств, которые могут укрепить бетон – это микроармирующее строительное волокно, так называемая фибра. Для стяжки пола, оштукатуривания, пено- и газоблоков на текущий момент это – лучшая добавка в бетон для его упрочнения. При его применении стойкость к ударам (и, соответственно, сколам) возрастает в 5 раз, а истиранию материал сопротивляется более чем в 2 раза успешнее.

Дополнительные плюсы

Добавки в бетон для прочности Любые упрочнители параллельно обеспечивают ряд преимуществ, среди которых раскрываются самые важные для бетонных смесей.

Повышение морозостойкости на полторы марки.
Усиление водонепроницаемости в 3-4 раза.
Снижение расхода наиболее дорогостоящего компонента (цемента) на четверть.

И при этом добавки в бетон для прочности, повышают ее более, чем в 2 раза, а иногда – и в 2,5.

Наша компания предлагает различные добавки в бетон для прочности. Мы можем порекомендовать комплексные присадки, способные выполнять сразу несколько функций, можем продать узконаправленные добавки. Консультанты, работающие на нашу компанию, подберут именно те наполнители, которые нужны в ваших условиях и в вашем проекте.

Мы рады сдать Вашим надежным партнером.

www.neapolis-beton.ru

Применение комплексных добавок для повышения прочности бетона

Рассматривается проблема применения тонкодисперсных минеральныхдобавок в технологии бетонов.

В современном строительномпроизводстве бетон и железобетон являются основными конструкционнымиматериалами, уровень производства которых постоянно растёт.

В последнее десятилетие вРоссии, благодаря широкому внедрению новых технологий и эффективныхмодификаторов серии МБ, «Полипласт», «Реламикс», «Релаксол» и др. насуществующей базе стройиндустрии с использованием рядовых цементов изаполнителей, стало возможным массовое производство высокопрочных имногофункциональных бетонов с высоким уровнем долговечности.

Наиболее широко в технологиибетона применяются модификаторы пластифицирующего, стабилизирующего иструктурирующего действия, регуляторы твердения, добавки, придающие бетонамособые свойства, а также комплексные модификаторы полифункционального действия.

Широкое распространение получиликомплексные добавки на основе суперпластификатора (СП) С-3. Разработаныполифункциональные модификаторы многоцелевого назначения с использованиеммикрокремнезёма и других минеральных мультикомпонентов. Начато производстводобавки «Эмбелит» пластифицирующе-безусадочного действия с регулируемымипоказателями деформативности, новых разновидностей органоминеральногомодификатора серии МБ-С, в котором 90 % микрокремнезёма заменено золой-уносом.Разработаны суперпластификаторы многоцелевого назначения(пластифицирующе-стабилизирущего действия и др.) на основе поликарбоксилатов.

Применение в технологии бетонов,модифицированных суперпластификатором (СП) в сочетании с ультрадисперснымимикронаполнителями, новых технологий многокомпонентных бетонов и высокоактивныхцементов позволяет в несколько раз повышать среднюю прочность бетонов иполучать цементные материалы прочностью более 150 МПа. Бетоны нового поколения,полученные при высокой подвижности бетонных смесей (П14–15) с использованиемвысокоэффективных модификаторов, характеризуется высокими прочностью (В80–100),водонепроницаемостью (W16и выше) и коррозионной стойкостью.

В технологии бетона, особенно вусловиях средней полосы России, имеет большое значение разработка добавок,регулирующих процессы твердения в нормальных и зимних условиях. Тенденцияразвития технологии подобных модификаторов основана на применении бесхлоридныхускорителей на основе роданидов и тиосульфатов, щелочных и щёлочно-земельныхметаллов.

Одним из основных преимуществ СП,выпускаемых промышленным способом и имеющих стабильный химический состав,является высокая разжижающая способность и незначительное (в отличие от многихдругих пластификаторов) замедление кинетики гидратации и твердения цементныхрастворов и бетонов в начальные сроки.

Анализ основных направленийразвития теории и практики многокомпонентных бетонов нового поколениясвидетельствует о том, что для получения высокопрочных материалов в качествеодного из основных компонентов полифункциональных модификаторов используетсямикрокремнезём или другие ультрадисперсные минеральные компоненты, позволяющиесвязать гидратную известь в гидросиликатную матрицу композита, обеспечивая приэтом дополнительный прирост прочности. Применение подобных микрокомпонентовявляется весьма перспективным по следующим причинам. Во-первых, они при высокомуровне дисперсности позволяют не только связывать выделяющуюся при гидратацииизвесть, но и одновременно снижать негативное влияние микрокристаллов свободнойCa(OH)2 на структуру высокопрочногоцементного камня. Во-вторых, минеральные добавки, инертные по отношению к водеи не вступающие в реакции гидратации, в отличие от цемента, способствуютформированию устойчивой реологической матрицы цементных систем и улучшениютехнологических свойств растворных и бетонных смесей. Вследствие большейэффективности СП по отношению к минеральным дисперсным порошкам СП позволяют взначительно большей степени снижать количество воды в наполненных системах, чемв чистых цементных, и получать при этом высокую плотность и больший приростпрочности. В-третьих, микронаполнители могут выполнять в структуревысокопрочной цементной матрицы роль демпфирующих элементов, снижающих иперераспределяющих внутренние напряжения, возникающие в процессе интенсивноготвердения.

микронаполнителимогут выполнять в структуре высокопрочной цементной матрицы роль демпфирующихэлементов, снижающих и перераспределяющих внутренние напряжения, возникающие впроцессе интенсивного твердения

Огромное научное и прикладноезначение имеют исследования, касающиеся механизмов действия микронаполнителейна формирование микро- и макроструктуры цементного камня. В настоящее времянаиболее распространёнными минеральными добавками, используемыми в технологиивысокопрочных бетонов, являются микрокремнезём и зола-унос, механизмы действиякоторых сложны и до конца не исследованы. Это и понятно, поскольку в сложной имногокомпонентной гидратирующейся цементной системе, находящейся в постоянномразвитии, слишком велико количество факторов, влияющих на характер и кинетикупротекания химических и кристаллизационных процессов.

Объёмы производствамикрокремнезёма, являющегося сегодня вторичным сырьём, не удовлетворяютвозрастающей потребности в нём строительной отрасли, и, очевидно, в ближайшембудущем подобные микронаполнители будут выпускаться промышленностью специально.Однако в горнодобывающей и перерабатывающей промышленностях сегодня накопленоогромное количество отходов производства природного и техногенногопроисхождения, содержащих кремнезёмистые, карбонатные и другие составляющие,использование которых в технологии рядовых и высокопрочных бетонов являетсяэкономически и экологически целесообразным. Наиболее эффективными будутявляться микронаполнители (например тонкомолотая каменная мука), которые, нарядус высокой реологической способностью по отношению к суперпластификаторам, будутобладать химической активностью в гидратирующейся цементной системе. Каменнаямука, полученная из кремнезёмсодержащих плотных природных материалов, можетбыть использована в технологии высокопрочных бетонов в количестве до 50 % отмассы цемента. При этом количество цемента в составах с микронаполнителем неснижается, вследствие чего улучшаются не только реологические характеристикибетонных смесей, но повышается плотность и прочность бетона, а следовательно,морозостойкость, непроницаемость и коррозионная стойкость. С использованиемподобных микронаполнителей могут быть получены бетоны с высокимиэксплуатационными свойствами, причём из бетонных смесей высокоподвижной и литойконсистенции на обычном ПЦ400, при расходе цемента до 500 кг/м3 изаполнителях из обычных горных пород.

С использованием каменной мукименее плотных пород и техногенных тонкодисперсных минеральных шламов может бытьзначительно повышена прочность и улучшены технологические и эксплуатационныесвойства бетонов средних классов по прочности.

Исследования, выполненные натяжёлых бетонах класса по прочности В25, показали, что использование в качествемикронаполнителей карбонатного шлама (Sуд = 15 000см2/г) в количестве 10 % от массы цемента, доломитовой муки (Sуд = 9500 см2/г) в количестве 40 % отмассы цемента, совместно с суперпластификатором «Полипласт СП-1» (0,7 %)позволяет повышать прочность бетона в среднем на 40 % по сравнению сбездобавочными составами. В составах с микронаполнителями количество песка икрупного заполнителя было откорректировано с учётом количества вводимыхмикронаполнителей.

Следует отметить, что внастоящее время состав большинства комплексных органоминеральных добавокформируется эмпирически, без учёта особенностей химического строения молекулмодификаторов, кристаллических решеток микронаполнителей и характера ихповедения в гидратирующейся цементной системе. Одной из важнейших задач теориистроительного материаловедения является исследование механизмов химического икристаллохимического взаимодействия микронаполнителей и гидратных фаз цементныхсистем в процессе твердения.

Анализ начальных условийформирования твердеющих структур свидетельствует о том, что гетерогеннымцементным системам свойственно реагировать на малейшие изменения условийгидратации. Эти изменения могут достигаться различными способами, в том числе ипутём применения химических веществ и наполнителей различной природы. Например,использование тонко- и ультрадисперсных наполнителей может в значительнойстепени изменить зарядовое состояние цементных частиц, изменяя тем самым нетолько реологическое состояние системы, но также характер и скоростьгидратационных процессов. Адсорбция химических и, особенно, высокомолекулярныхмодификаторов на частицах цемента и гидратных фазах способствует замедлениюпроцесса гидратообразования в начальной стадии. Таким образом, вводя вцементную систему химические соединения различной природы, мы имеем, в конечномитоге, результирующий отклик её на воздействия этих веществ и изменение условийгидратации.

Известно, что тонкомолотые минеральные порошки, полученные на основеприродных материалов, в отличие от цементных систем в значительно большейстепени подвержены разжижающему влиянию суперпластификаторов. Это объясняетсятем, что минеральные порошки, являющиеся инертными по отношению к воде, непроявляют гидравлической активности и, следовательно, не связывают определённоеколичество воды в гидраты. Минералы цементного клинкера и, особенно, алюминатныефазы с первых секунд водозатворения образуют гидраты, включающие в своюструктуру большое количество молекул воды (С2АН8, САН10, С4А(F)Н13, С4А(F)Н19 и др.),снижая тем самым эффективность действия практически всех пластификаторов и СП.

Таким образом, введение вцементные системы тонкодисперсных минеральных наполнителей, инертных поотношению к воде, позволяет создавать необходимые реологические условия дляполучения высокотехнологичных и удобоукладываемых смесей и формирования плотноупакованной структуры цементных материалов. Высокая плотность структуры можетбыть достигнута за счёт введения в систему 2–3 фракций минеральныхмикронаполнителей, близких друг к другу по кристаллохимическому строению, инаиболее целесообразным в этом случае является использование микронаполнителей,параметры кристаллических ячеек которых соизмеримы с аналогичными параметрамигидратных фаз цементных систем.

Применение дисперсных иультрадисперсных минеральных наполнителей со структурными особенностямиблизкими к цементным минералам является целесообразным не только вследствиепроявления многими из них химической активности, но и вследствие возможностивстраивания их молекул в структуры кристаллогидратных фаз в процессегидратации.

Экспериментальные данныесвидетельствуют о том, что наибольшая эффективность применения карбонатныхшламов обеспечивается не в «тощих» смесях, а в составах со средним расходомцемента. Это объясняется тем, что одним из возможных механизмов активирующегодействия шламов является эпитаксиальное наращивание гидратных новообразованийна частицах тонкодисперсного кальцита, как на затравках кристаллизации.Недостаток цементной матрицы в составах с малым расходом вяжущего снижаетэффективность кальцита как подложки для формирования эпитаксиальных контактовсрастания.

наибольшаяэффективность применения карбонатных шламов обеспечивается не в «тощих» смесях,а в составах со средним расходом цемента

В модифицированных цементныхсистемах в процессе роста частиц и кристаллизации б?льшую вероятность встраиванияв структуру гидратов имеют молекулы и ассоциаты веществ близких к ним покристаллохимическому строению. В полиминеральном цементном вяжущем, наполненномтонкодисперсным кальцитом, эта возможность является избирательной, посколькулишь некоторые гидратные фазы имеют параметры кристаллических ячеек близкие кпараметрам частиц CaCO3.В связи с этим в процессе гидратации возможны два механизма действия кальцита:

— встраивание молекул иассоциатов минеральной добавки в структуру гидратов близких по кристаллохимическомустроению;

— структурообразующее влияниеповерхности частиц микронаполнителя как подложки для ориентированнойкристаллизации новообразований.

Многообразие габитусовкристаллов кальцита и значительное пересыщение в системе в начальный период кристаллизациипозволяет предполагать возможность протекания этих процессов как индивидуально,так и параллельно.

Применение в технологии бетоновтонкодисперсных минеральных добавок, сочетающих в себе высокую реологическую ихимическую активность, открывает широкие возможности улучшения технологическихсвойств бетонных смесей и направленного воздействия на формирование структурыцементных материалов с целью получения высокопрочных бетонов с высокимипоказателями физико-механических свойств и долговечности.

www.allbeton.ru

Эффективность различных способов повышения ранней прочности бетона нормального твердения на шлакосодержащих цементах

Посмотреть все статьи

Эффективность различных способов повышения ранней прочности бетона нормального твердения на шлакосодержащих цементах

Более чем 100-летний опыт производства шлакосодержащих цементов показал их бесспорную эффективность с позиций ресурсо- и энергосбережения не только для предприятий-изготовителей, но и для потребителей цементов. Положительные свойства шлакопортландцемента известны: повышенная водо- и сульфатостойкость, жаростойкость, пониженная экзотермия, интенсивный рост прочности при повышенной температуре. Однако несмотря на накопленный опыт, отношение строителей к применению портландцементов с повышенным содержанием шлака (21–35 %) и шлакопортландцементов в бетоне – далеко не однозначное.

Наибольшее опасение вызывает возможное снижение прочности в раннем возрасте, замедленный темп роста прочности при нормальных и пониженных температурах.

Регулирование химико-минералогического состава клинкера, применение помола цемента в замкнутом цикле позволяет выйти на оптимальный уровень качества цемента. Однако при увеличении содержания шлака в цементе ранняя прочность бетона может существенно снижаться.

На рис. 1 представлены полученные нами данные об активности цемента при различном содержании в нем доменного шлака. Для исследований была использована смесь бездобавочного портландцемента Здолбуновского завода с доменным гранулированным шлаком Днепродзержинского комбината, который домалывали в лабораторной мельнице на протяжении 45 мин. При этом тонкость помола соответствовала остатку на сите 008 7…10 %.

Как видим, “разбавление” клинкера шлаком приводит к наиболее интенсивному снижению активности цемента в возрасте 2 и 7 сут., и это снижение почти пропорционально содержанию шлака в смеси. К возрасту 60 сут. активность цементов начинает сближаться.

Для бетона нормального твердения на цементах с повышенным содержанием доменного шлака часто возникает необходимость в дополнительных мероприятиях по повышению их ранней прочности. Наиболее распространенными способами такого повышения являются:

1. переход на цемент с меньшим содержанием минеральных добавок;

2. повышение марочной и – одновременно – ранней прочности бетона при повышении Ц/В путем

— увеличения расхода цемента;

— снижения водопотребности бетонной смеси при применении пластификаторов;

3. повышение ранней прочности (без существенного изменения марочной) при введении добавок-ускорителей.

Возможно также сочетание указанных способов.

Выбор определенного способа для конкретного производителя бетона целесообразно выполнять с учетом его технологической эффективности в конкретных условиях, определяемых классом бетона, его назначением, подвижностью бетонной смеси, особенностями заполнителей, возможностью применения химических добавок. Однако окончательное решение следует принимать главным образом с учетом себестоимости бетонной смеси.

Переход на цемент с меньшим содержанием минеральных добавок и увеличение его расхода – наиболее простые способы повышения ранней прочности бетона. Однако их эффективность прямо связана с ценами на цемент и их соотношением для различных типов. Увеличение абсолютного расхода цемента не только увеличивает стоимость бетона, но и повышает его усадку, тепловыделение. В таблице 1 приведены усредненные данные, которые показывают соотношение роста ранней прочности бетона и стоимости цемента в бетоне. Результаты получены для цементов Днепродзержинского и Криворожского заводов, входящих в состав ОАО “Кривой Рог Цемент”, где накоплен большой опыт производства цементов с повышенным содержанием шлака. Принятое соотношение цен на цемент также соответствует продукции указанных производителей.

Таблица 1.

Экономическая эффективность увеличения ранней прочности бетона при увеличении его расхода и переходе на другой тип цемента

Тип цемента	Содержание шлака, %	Цена, %, по отношению к ШПЦ	Повышение прочности в возрасте 2–3 сут., % Повышение стоимости цемента в бетоне, % при увеличении расхода цемента на
Тип цемента	Содержание шлака, %	Цена, %, по отношению к ШПЦ	0	15 %	25 %	40 %
ШПЦ	36–50	100	–	10…15 15	15…25 25	30…50 40
ПЦ ¶¶/Б (Д35)	21–35	104	20…30 4	25…40 20	45…60 30	70…90 46
ПЦ ¶¶/А (Д20)	6–20	107	50…55 7	55…70 23	80…100 34	100…120 50
ПЦ ¶ (Д0)	0	119	70…80 19	80…100 37	110…130 49	130…150 67

Как видно из таблицы 1, переход на цемент с более низким содержанием шлака может быть экономически оправдан при небольшой разнице в цене цементов, существенно отличающихся по содержанию шлака. При увеличении цены бездобавочного цемента экономическая эффективность такого приема резко падает.

Одновременное повышение марочной и ранней прочности бетона путем уменьшения водосодержания бетонной смеси более целесообразно не только по экономическим, но и по технологическим соображением. Уменьшение расхода воды при введении пластифицирующих добавок при прочих равных условиях снижает капиллярную пористость бетона, тем самым повышая его непроницаемость, морозостойкость. В таблице 2 и на рис. 2 приведена прочность бетонных смесей одинаковой подвижности с равным расходом цемента без добавки и с добавкой суперпластификатора С-3 в количестве 0,7 % от массы цемента. Применение добавки при постоянном расходе цемента и одинаковой подвижности бетонной смеси позволило увеличить марочную прочность примерно на один класс, а прочность в возрасте 2 сут. выросла на 27–51 %.

Таблица 2

Повышение прочности бетона при введении суперпластификатора С-3

Тип цемента, завод-производитель	Принятый состав бетона
	Ц=376 кг/м3 В=215 кг/м3 (В/Ц=0,57)				Ц=376 кг/м3 В=175 кг/м3 С-3=0,007Ц (В/Ц=0,47)
	ОК, см	Прочность, МПа, в возрасте			ОК, см	Прочность, МПа, в возрасте
	ОК, см	2 сут.	7 сут.	28 сут.	ОК, см	2 сут.	7 сут.	28 сут.
ШПЦ ¶¶¶/А, Днепродзержинск	10,5	4,4	9,9	19,0	12	6,0	14,0	27,7
ПЦ ¶¶/Б, Кривой Рог	10	6,55	13,8	23,85	12	9,0	17,5	29,9
ПЦ ¶¶/Б, Днепродзержинск	15	5,9	12,35	20,2	14	7,5	17,5	28,5
ПЦ ¶¶/А, Кривой Рог	15	7,5	13,95	26,0	16	11,3	20,2	33,5

В таблице 3 приведена сравнительная эффективность других пластифицирующих добавок в случае применения их для снижения расхода воды при сохранении подвижности смеси. Применение пластификаторов и суперпластификатора С-3 экономически более целесообразно, чем увеличение расхода цемента. Эффективность применения суперпластификаторов четвертого поколения для литых бетонных смесей сопоставима с переходом на бездобавочный цемент и одновременным увеличением его расхода до 30–40 %. Однако с технологической точки зрения применение новейших суперпластификаторов предпочтительнее, тем более, что цена такой добавки как Мареi SP3, например, в условиях Украины вполне приемлема (1,6–1,7 $/л).

Известным приемом повышения ранней прочности бетона является введение ускорителей твердения, в первую очередь электролитов. В Украине сегодня для модификации свойств бетонов и бетонных смесей широко используется система добавок “Релаксол”, основанная на техногенной смеси роданида и тиосульфата натрия. На рис. 3 приведена прочность бетонов умеренно подвижной консистенции одинакового состава без добавки и с добавкой “Релаксол-Лидер” в количестве 1 % от массы цемента.

Таблица 3

Сравнительная эффективность добавок-пластификаторов 1)

Добавка	Расход, % от массы цемента	Водоредуцирующая способность, %	Усредненное увеличение ранней прочности, %	Стоимость добавки по отношению к ШПЦ	Повышение стоимости материалов в бетоне, %
ЛСТ	0,2	8…12	10…15	6,25	1,3
Sika Plastiment BV-60	0,3	10…12	10…20	16,8	5
С-3	0,35	12…15	10…20	22	7,6
	0,5	16…18	15…30		11
	0,7	18…20	30…50		15,3
Mapei Dynamon SP3	1 (0,222))	30…35	40…60	25 (113 2))	25
Mapei Dynamon SP3	1,5 (0,332))	40…45	60…90	25 (113 2))	37.5
Mapei Dynamon SR3	1	22…28	40…55	37,4 (150 2))	37.4
	1,5	30…35	40…60		37.4
	1,5	30…35	40…60		56.1
Sika Viscocrete S-600	1	30…35	40…60	38.6	38.6
Sika Viscocrete S-600	1,5	40…45	60…90	38.6	57.9

Примечания: 1) — при применении как водоредуцирующих для снижения расхода воды при неизменном расходе цемента и равной подвижности бетонной смеси;

2) — в пересчете на сухое вещество.

Как следует из диаграммы, повышение ранней прочности бетона (2 сут.) составило от 29 до 68 %. Аналогичные результаты получены для литых бетонных смесей при расходе добавки 1,5 % (рис. 4). Следует отметить, что во всех случаях наиболее высокие результаты были получены для ШПЦ Днепродзержинского завода, что, по-видимому, можно объяснить некоторой активизацией шлаковых стекол тиосульфатом натрия, которая более существенно проявляется в высокоалюминатных цементах.

С целью повышения уровня активации шлака были также рассмотрены комплексные добавки состава “Релаксол”+ сульфат (щелочь), и проведено сравнительное их исследование в бетонах на цементах ПЦ ¶¶/Б и ШПЦ. Также рассматривалось действие традиционных добавок–электролитов (нитрат кальция, сульфат натрия). Результаты приведены в таблице 4. Наиболее эффективной оказалась комплексная добавка “Релаксол” (1,5 %) + сульфат натрия (1 %). Следует отметить, что повышение расхода “Релаксола” до 2,5 % незначительно увеличивает ускоряющий эффект, поэтому оптимальным следует считать дозировку 1,5 %. Некоторый синергетический эффект имеет также смесь добавки “Релаксол” и соды.

Таблица 4.

Результаты сравнительного исследования добавок-ускорителей (цемент ПЦ ¶¶/Б Днепродзержинского завода)

Тип добавки, расход	Принятые состав бетона
	В/Ц=0,48 В=245 кг/м3
	ОК, см	Прочность бетона, МПа, в возрасте
	ОК, см	2 сут.	7 сут.	28 сут.
—	17	4,9	12,4	23,7
Релаксол-Лидер 1,5 %	21	7,9 (61 %*)	14,1	26,3
Релаксол-Лидер 2,5 %	22,5	8,4 (71 %)	15,2	26,5
Сульфат натрия (1 %)	17	6,5 (33 %)	15,5	24,8
Сульфат алюминия (3 %)	10	8,6 (76 %)	17,0	25,6
Нитрат кальция (3 %)	15,5	5,2 (6 %)	14,3	24,8
Релаксол (1,5 %) +сульфат натрия (1 %)	22,0	11,0 (124 %)	19,2	30,8
Релаксол (1,5 %) +сульфат алюминия (1 %)	20	8,9 (82 %)	18,3	28,8
Релаксол (1,5 %) + нитрат кальция (3 %)	22,5	5,6 (15 %)	14,5	22,8
Релаксол (1,5 %) + сода (1 %)	20,5	8,6 (76 %)	15,9	25,4

* — увеличение прочности по сравнению с бетоном без добавки

Отдельно были рассмотрены композиции ускоритель (Релаксол) + суперпластификатор, реализованные в добавках “Реламикс”, “Релаксол-супер”. В наших опытах использовали смесь добавок “Релаксол-Лидер” (1,5 %) и С-3 (0,7 %), а также “Релаксол-Супер” (2 %). Результаты (при постоянном расходе цемента) приведены в таблице 5. Данный прием оказался достаточно эффективен, причем возможно использование как готовой добавки (“Релаксол-Супер”), так и добавки, полученной смешиванием отдельных компонентов при изготовлении бетона.

Таблица 5.

Результаты исследования комплексной добавки “ускоритель твердения + суперпластификатор” (шлакопортландцемент, Ц = 430 кг/м3)

Добавка	Ц/В	ОК, см	Прочность бетона, МПа, в возрасте
Добавка	Ц/В	ОК, см	2 сут.	7 сут.	28 сут.
—	1,75	17,5	3,5	7,1	17,4
С-3 (0,7 %)	2,02	17	5,3 (51 %*)	13,3	26,8
Релаксол-Лидер (1,5 %) + С-3 (0,7 %)	2,02	19,5	7,4 (111 %)	16,5	30,2
Релаксол-Супер (2,5 %)	2,0	20	6,8 (93 %)	15,4	31,0

* — увеличение прочности по сравнению с бетоном без добавок

В таблице 6 выполнено экономическое сравнение применения различных добавок-ускорителей, а в таблице 7 – сравнение различных способов повышения ранней прочности бетона на шлакопортландцементе (содержание доменного гранулированного шлака до 50 %).

Таблица 6

Сравнительная эффективность добавок-ускорителей

Добавка	Расход, % от массы цемента	Водоредуцирующая способность, %	Усредненное увеличение ранней прочности, %	Стоимость добавки по отношению к ШПЦ, %	Повышение стоимости материалов в бетоне, %
Релаксол-Лидер	1	3…5	40…60	12	12
Релаксол-Лидер	1,5	5…8	55…65	12	18
Релаксол-Лидер	2,5	8…12	65…80	12	30
Релаксол-Супер	1,5	12…15	55…70	23	34,5
Релаксол-Супер	2,5	15…20	70…100	23	57,5
Релаксол + сульфат натрия	1,5+1	5…8	90…130	12 / 2,8	20,8
Релаксол + сода	1,5+1	5…8	70…90	12 / 3	21
Релаксол-Лидер + С-3	1,5+0,7	17…22	90…110	12 / 22	33,3

Таблица 7

Сравнительная эффективность различных способов повышения ранней прочности бетона на шлакопортландцементе

Способ повышения ранней прочности	Повышение стоимости вяжущего в бетоне, %, при увеличении прочности в возрасте 2 сут на:
Способ повышения ранней прочности	40…60 %	70…90 %
Увеличение расхода цемента	40	–
Переход на ПЦ Эффективность различных способов повышения ранней прочности бетона нормального твердения на шлакосодержащих цементах/А с увеличением расхода цемента	23	34
Переход на ПЦ	19	37
Применение добавки С-3	15,3	–
Применение добавки Мареi SP3	25	37,5
Применение добавки Релаксол-Лидер	12	30
Применение добавки Релаксол-Лидер + сульфат натрия	–	20,8
Применение добавки Релаксол-Супер	34,5	57,5
Применение добавки Релаксол-Лидер + С-3	–	33,3

Таким образом, при существующем сегодня в Украине соотношении цен на цемент и химические добавки известные способы повышения ранней прочности бетона на шлакосодержащих цементах можно расположить в следующей последовательности по экономической эффективности:

— введение ускорителей и комплексных добавок;

— введение суперпластификаторов;

— переход на ПЦ;

— увеличение расхода цемента (и переход на другой тип).

Очевидно, что в ряде случаев (например, для литых смесей) следует применять несколько способов одновременно.

В каждом конкретном регионе соотношение цен на цементы различных типов и химические добавки в бетон может существенно отличаться от приведенных выше. Поэтому результаты выполненных нами исследований следует рассматривать как ориентир, который позволит производителям бетона найти свой оптимальный вариант в дилемме “качество – затраты”, если речь идет о проблеме ранней прочности бетона.

Л. И. Дворкин; О. Л. Дворкин, докт. техн. наук, профессора, Ю. В. Гарницкий, канд. техн. наук, доцент (Национальный университет водного хозяйства и природопользования, г. Ровно, Украина)