При изготовлении бетонов и растворов для улучшения их физико-механических свойств и по технико-экономическим соображениям используют различные добавки. Их вводят в виде сухих порошков или водных суспензий и растворов непосредственно в бетоносмеситель одновременно с другими составляющими (или добавки смешивают предварительно с вяжущим путем совместного сухого или мокрого помола). Добавки вводят в соответствии с нормативными указаниями или результатами лабораторных испытаний, и они должны удовлетворять требованиям СНиП.
Активные минеральные добавки способны взаимодействовать с гидратом окиси кальция (содержащимся в гидратированном вяжущем), образуя с ним прочные и стойкие соединения. Смешивание добавок в тонкомолотом виде с воздушной известью придает ей свойство гидравлического вяжущего, а с портландцементом повышает его водо- и сульфатостойкость.
Эти добавки могут быть природные и искусственные. К первым относят осадочные породы (диатомиты, трепелы, опоки, глиежи) и вулканические (пегглы, пемзы, туфы, витрофиры, трассы), а ко вторым — доменные гранулированные шлаки, белитовый (нефелиновый) шлам, кислые золы уноса, обожженные глины и кремнеземистые отходы.
Следует предпочитать добавки с высокой активностью и, по возможности, малой водопотребностью при затворении, способствующие получению бетонных и растворных смесей с меньшим расходом вяжущего.
Добавки - наполнители, химически не взаимодействующие с составляющими вяжущего, будучи измельченными до тонкости цемента, способны придавать бетонным смесям связность, пластичность и уплотнять структуру бетона, позволяя уменьшать расход вяжущего. Многие из добавок при высокой тонкости их помола, температуре 150—200° и влажности среды твердения (например, при автоклавной обработке) приобретают активные свойства; иродный кварцевый песок в этих условиях может заменять часть ента без снижения прочности бетона. Добавки-наполнители пользуют при изготовлении бетонов и растворов, если марка даента по требуемой прочности бетонов излишне высока, а рас-гное количество цемента для получения требуемой марки недоточно для придания бетону требуемой удобоукладываемости плотности.
Специальные добавки могут использоваться для повышения защитных свойств бетонов и растворов против радиоактивных излучений.
К природным добавкам-наполнителям относят кварцевый песок, известняк, доломит, изверженные породы, пылевидный кварц, глины, а к искусственным — некоторые виды топливных зол шлаков.
Тонкость помола добавок должна быть не меньше, чем портландцемента. Для бетонов желательно применять добавки, не ребующие помола (пылевидные золы, маршалит и др.), или породы, легко измельчаемые вместе с водой или распускающиеся ней при интенсивном перемешивании, а для растворов — глины, обавки, используемые только для уплотнения растворов и бетонов, могут быть более грубого помола. Процентное содержание фбавки устанавливается экспериментальным путем.
К первым относятся концентраты сульфитно-спиртовой барды (ССБ): жидкие (КБЖ), твердые (КБТ) и порошкообразные (КБП).
Концентраты ССБ — это кальциевые соли лигносульфоновых кислот с примесью редуцирующих и минеральных веществ.
К гидрофобно-пластифицирующим добавкам относятся: мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, окисленный петролатум, кремнийорганические жидкости ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-94.
Такие добавки вводят в вяжущие, бетоны и растворы для уменьшнения их водопотребности и расхода вяжущих с сохранением или увеличением пластичности, а также для повышения морозостойкости бетонов и растворов в конструкциях, подвергающих многократному попеременному замораживанию и оттаиванию и увлажнению и высыханию.
Добавку ГКЖ-94 рекомендуется применять в бетоне и железобетоне сооружений, к которым предъявляются особо высокие требования по морозостойкости.
Гидрофобно-пластифицирующие добавки, кроме того, предохраняют цементы от быстрой потери активности при длительных перевозке или хранении и предотвращают появление выцветов на верхности бетона.
К первым, применяемым для изготовления ячеистых бетонов, относятся: клееканифольные, смолосапониновые, алюмосульфонафтеновые пенообразователи и пенообразователь ГК.
Допускается также применение и других пенообразователей, например дегтеизвесткового и жидкостекольного, если пена и приготовленный на ней ячеистый бетон удовлетворяют требованиям технических условий. К газообразователям, применяемым для газобетонов, относится алюминиевая пудра ПАК-3 и ПАК-4.
К ускорителям твердения цементов, увеличивающим нарастание прочности бетонов и растворов, особенно в раннем возрасте, относятся хлористый кальций СаС12, соляная кислота НС1, хлористый натрий NaCl, сернокислый глинозем A12(S04)3, поташ К2СОз, нитрат кальция Са(NОз)2, хлорное железно FeCl3, строительный гипс. Применение СаС12 или НС1 позволяет уменьшить количество воды и расход цемента за счет некоторого повышения подвижности бетонной смеси. Для ускорения схватывания и твердения неармированных ячеистых бетонов применяют СаС12 и А12 (S04)3.
Влияние СаС12 на повышение прочности бетона объясняется его каталистическим воздействием на гидратацию Сз и С2, а также реакцией с С3А и C4AF, в результате чего образуются хлоралюминаты.
Не допускается применять ускорители твердения для железобетонных изделий, предварительно напряженных проволочной арматурой диаметром 5 мм и менее, для изделий автоклавного твердения и предназначенных для эксплуатации при относительной влажности воздуха более 60%, а также тех изделий, в которых по условиям эксплуатации недопустимы повышенная гигроскопичность и образование высолов.
Совместная добавка пластификатора ССБ и ускорителя твердения — хлористого кальция плюс ингибитор нитрит натрия или сульфата натрия Na2S04 может способствовать экономии цемента. ССБ уменьшает водопотребность бетонной смеси и расход цемента (до 10%), а ускорители нейтрализуют некоторое замедление твердения в раннем возрасте, свойственное ССБ.
К добавкам-замедлителям относятся: гипс, сернокислое окисное железо Fe2(S04)3 и поверхностно-активные вещества (кератиновый замедлитель, животный клей, ССБ, мылонафт и др.). Оптимальное количество добавки устанавливается экспериментальным путем с одновременной проверкой прочности бетона или раствора.
Активные минеральные (гидравлические) добавки, предназначенные для повышения стойкости бетонов и растворов, включают добавки, которые не способны к самостоятельному твердению (трассы, пепел, туфы, пемза, золы, шлаки и т. п.), и добавки, которые способны к такому твердению (гранулированные шлаки, сланцевые золы и т. п.).
Путем измельчения горных пород или промышленных отходов получают добавки-заполнители, которые используют при возможности применения бетоиа пониженной марки для уменьшения расхода цемента. К таким добавкам относятся: пылеватый кварц, лёсс, золы, доломитовая пыль и т. п.
Для получения быстросхватывающихся бетонов и растворов и повышения их прочности в раннем возрасте применяют хлористые кальций и натрий, соляную кислоту, молотую негашеную известь, гидроокись алюминия, кремнекислый натрий, кремнефтористый натрий.
Поверхностно-активные вещества — концентрированная сульфидно-спиртовая барда (0,1—0,25% от веса цемента) и в дополнение гидрофобизирующие вещества (мылонафт 0,08—0,15%, омыленный древесный пек 0,02— 0,05%) применяют для бетонных конструкций, подвергающихся многократному замораживанию и оттаиванию, а также находящихся в условиях гидростатического давления.
Для заполнения пор бетонной и каменной кладок, устройства временного водонепроницаемого слоя на бетонной конструкции, а также для изготовления кислотостойких бетонов и растворов в сочетании с цементом и другими материалами применяют жидкое стекло (технический силикат натрия), получаемое растворением в воде при давлении 3—4 атм силикатной глыбы.
Улучшают водонепроницаемость и некоторые другие свойства бетонов следующие виды добавок:
а) гидрофобные (церезит, мылонафт, винзол, битумные материалы и тяжелые масла);
б) микронаполнители (тонкомолотые добавки: известняк, доломит, кзарцевая мука, бентонитовая глина, трепел, известь);
в) химические уплотнители (алюминат натрия, хлористые кальций и натрий, трикозал, абиетат натрия, гидроокись железа и др.);
г) синтетические смолы
Добавки первых трех видов в отдельности не придают бетону полной водонепроницаемости, а некоторые при этом снижают его прочность (особенно гидрофобные добавки и алюминат натрия).
Низкомолекулярные органические соединения (различные масла, сульфатно-спиртовая барда, сахар, сложные фенолы, гумусовые кислоты и т. п.) можно вводить в бетоны и растворы лишь в количестве, не большем десятых или даже сотых долей процента. Они влияют на процесс структурообразования минерального вяжущего, но сами в образовании структуры не участвуют.
Алюминат натрия, являющийся отходом при производстве аскорбиновой кислоты и имеющий вид прозрачного раствора, используют не только как средство, повышающее водонепроницаемость, он служит для увеличения морозостойкости, а также сопротивления размываемости свежеуложенной смеси. Раствор из-за быстрой схватываемости следует приготовлять небольшими порциями.
Расход раствора алюмината натрия на 1 м2 покрытия толщиной 3 см равен 0,9 л.
Такое же действие, как и алюминат натрия, имеют на бетонную смесь хлористый кальций и хлористый натрий, вводимые в количестве до 2% при положительных температурах и в большем количестве при холоде.
Абиетат натрия — это омыленная 3%-ным водным раствором едкого натра абиетиновая смола. Наибольшую водонепроницаемость обеспечивает введение 0,02% абиетата натрия от веса цемента. Гидроокись железа повышает водонепроницаемость бетона, заполняя в нем поры.
Наполнители
При изготовлении гидроизоляционных материалов часто применяют различные наполнители, которые, позволяя экономить основной вяжущий материал, придают готовому изделию большую прочность и теплостойкость.
В качестве наполнителей часто используются асбест 6—7-го сортов, а также древесная мука, молотый тальк, пылевидный кварц, трепел, диатомит, известь-пушонка. Качество наполнителей и возможность в каждом конкретном случае применения пылевидных наполнителей устанавливают в лаборатории.
