joomla counter
Химические добавки для улучшения свойств бетона

Cегодня в развитых странах мира, по сути, весь применяемый в строительстве бетон содержит различного рода химические добавки. В России до 60-70 процентов бетона также изготавливается с применением различных видов добавок. Делается это в целях направленного регулирования свойств бетонной смеси как на стадии ее приготовления, транспортировки и укладки, так и затвердевания бетона.


О перспективах совершенствования свойств бетонов путем применения химических добавок, в том числе и зимних, рассказывает ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института бетона и железобетона (НИИЖБ) Госстроя России Светлана Подмазова.

 


— Сперва несколько слов из истории бетона, — начала свой разговор Светлана Александровна. — После изобретения портландцемента в Англии, создания во Франции композитного бетона, началось его широкое применение в самых разнообразных областях строительства. Сегодня бетон и железобетон применяются даже в машиностроении (базовые детали станков и агрегатов), в судостроении (доки, плавучие причалы). Бетон и железобетон активно вытесняют сталь из мостостроения и высотного строительства.

Произошла настоящая революция в технологии бетона в последней трети двадцатого века. И все потому, что на «арену действий» вышли химические добавки или, как их еще называют, модификаторы (буквально — изменители свойств).

— У нас в качестве добавок раньше применялись в основном вещества, разработанные для использования в других отраслях промышленности. Например, ЛСТ — это материал, разработанный для производства огнеупоров. Многие из этих веществ до сих пор не имеют технических условий или сертификата именно как добавки в бетон. Фактически первой добавкой, выпускаемой для применения специально в бетоне, был суперпластификатор С-3. Это так?

— Верно. Благодаря ей обеспечивается надежная эксплуатация свойств бетона в сооружениях с учетом различных технологических требований на стадии производства работ. Кстати, все рекомендации, нормативных документов прежних времен касались только и классического» состава бетона, состоящего из цемента, песка, щебня и. воды. Применение технологических приемов путем введения ускорителей твердения, пластификаторов бетонной смеси, модификаторов, повышающих плотность или улучшающих структуру бетона, хотя и было известно, что строительная индустрия в то время не была готова к их широкому применению. Почти 90 процентов всего бетона выпускалось тогда с прочностью до 30 Мпа (В-22,5) с применением цементов общестроительного назначения и заполнителей, отвечающих требованиям ГОСТов и даже в действующих в настоящее время СНиП 82-02-95 афедеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций.

В «классическом» составе бетона прочность обеспечивалась расходом цемента, водоцементным составом и рационально подобранным соотношением заполнителей. В тот период основные усилия цементной промышленности были направлены на создание высокопрочных (марок 500-600), быстротвердеющих и особобыстротвердеющих цементов. И только с середины 60-х годов началось использование химических добавок, в основном в виде пластификаторов, о которых я упоминала. Они позволили получать высокие показатели бетонной смеси по удобоукладываемости. А за счет снижения содержания воды удалось получать бетоны повышенной прочности.

— Светлана Александровна, сегодня весь мир возводит здания и сложные сооружения при любых погодных условиях из бетонов нового поколения. Мы отстаем от Запада или же шагаем вровень с ним?

— Давайте сначала разберемся, что такое «новое поколение»? Это прежде всего высококачественные бетоны, как правило, отличающиеся большой морозостойкостью, сверхвысокой прочностью, с безоговорочной водонепроницаемостью, повышенной долговечностью. Вот что такое современные бетоны. Но их производство невозможно без специальных добавок. Скажем, при разработке состава бетона В-25 получили распространение таи называемые компоненты, куда, кроме цемента и заполнителей бетонной смеси, входят различные активные минеральные добавки и химические вещества типа пластификаторов, ускорителей твердения, воздухововлекающих элементов,

Если сравнивать нас с Западом, то мы не выглядим бледно. У нас есть несколько видов необычных добавок под торговым названием «Лигнопан-Б» и комплексная минеральная химическая добавка КМХ.

Добавки группы «Лигнопан-Б» — это высоко эффективные пластификаторы, которые предназначаются для использования в производстве товарного бетона. Добавка позволяет повысить подвижность бетонной смеси с П1 до П4, снизить водопотребность на 15-20 процентов, производить укладку бетонных смесей по маловибрационной и безвибрационной технологии.

Есть еще «Лигнопан Б-2»я — пластификатор-ускоритель твердения. Применяется в производстве сборного железобетона, пенобетонов, для монолитного домостроения. Его использование позволяет снизить содержание воды в бетоне (растворе), получать промежуточную прочность 75-85 процентов от марочной на вторые сутки в условиях нормального твердения, снизить расход пара на 30-40 процентов при термовлажностной обработке, снизить водоотделение бетонной смеси до минимума, повысить марку водонепроницаемости на одну ступень (специалисты знают, что это такое).

— Сейчас зима. Есть ли прогрессивные способы ведения бетонных работ в холодное время?

— Безусловно. На стройках применяются бетонные смеси, которые приготавливаются с противоморозными добавками. А самыми распространенными из ник являются, например, нитрат натрия, форминат натрия, «Лигнопан Б-4».

— Простите, вы скороговоркой все перечисляете, как будто у нас все специалисты по добавкам. Что такое форминат натрия?

— Хотите подробно знать? Пожалуйста! Форминат натрия — это кристаллический порошок, который хорошо растворяется в воде. Он снижает точку замерзания воды затворения для бетонов и цементных растворов, обладает пластифицирующими свойствами, обеспечивает быстрый набор прочности бетона, что очень важно для зимних дней. Цель введения противоморозных добавок в бетонную смесь — набор прочности бетона при отрицательной температуре окружающей среды. Через 28 суток бетон должен иметь прочность не менее 30 процентов от средней прочности определенного класса бетона. Остальную часть он обычно набирает весной при положительной температуре. Но в связи с изменившимися системой строительства и требованиями к ускорению возведения зданий, изменилась и роль противоморозных добавок. Главное — чтобы бетонная смесь не замерзала в процессе транспортировки с бетоносмесительного узла на стройплощадку для укладки бетона в конструкцию.

По современным технологиям в зимний период времени распалубочная прочность — 70 процентов от проектного значения. Она может быть достигнута за 2-3 суток, иными словами, в холодную погоду темпы строительства не снижаются.

— Как известно, противоморозные добавки в бетонную смесь начинают применяться при температуре окружающего воздуха +5°С и ниже, то есть с октября по апрель. Лишь за счет применения этих добавок и прогрева монолитных конструкций можно обеспечить необходимые темпы строительства зданий и сооружений инфраструктуры. Это правильно?

— Да. Технологию бетонных смесей сегодня можно назвать тонкой химической технологией. Многие бетоносмесительные узлы, например Москвы, пользуются консультациями ученых НИИЖБ, хорошо справляются со своими задачами и выпускают бетоны с высокой прочностью, водонепроницаемостью и морозостойкостью, постольку во всех деталях знают суть дела.

— Насколько я знаю, в НИИЖБ разработана добавка с применением антифриза под названием «Асол-К». В чем ее достоинство?

— Она обладает неплохими пластифицирующими свойствами, снижает водопотребность бетонной смеси примерно на 7 процентов, А самое главное — бетоны с этой добавкой могут твердеть при температуре -23 -25 °С. Прочность достигается за месяц около 60 процентов по сравнению с бетоном, который выдерживается при температуре +20 °С

— Светлана Александровна, в последние годы существенно расширилось строительство из монолитного бетона. Какова специфика технологии этого вида строительства?

— В 70-х годах для монолитных конструкций в основном применялся «классический» бетон, в отдельных случаях с пластифицирующими добавками типа СДБ. В лабораториях в тот период были получены бетоны классов В60 и выше. Однако производственные составы бетона были по-прежнему ориентированы в основном на классы В-15, В-20, В-22.5.

С развитием монолитного строительства и повышением требований к качеству товарного бетона появились новые технологические решения.

Все чаще стали применяться бетоны с классом по прочности ДОВ-45.Для них, ломимо прочности, необходимо обеспечивать и другие свойства бетона, такие, как заданная скорость твердения, высокая подвижность бетонной смеси, ее сохраняемость во времени.

Для того чтобы получить бетоны с такими характеристиками, необходимо применять цементы высокого химико-минералогического состава, а также добавки-модификаторы и минеральные добавки, обеспечивающие нужную скорость твердения, позволяющую при традиционных приемах приготовления бетонной смеси и режимах твердения получать заданную начальную прочность. Важно использовать модификаторы многофункционального назначения, увеличивающие период схватывания и твердения, замедляющие потерю подвижности бетонных смесей.

— На удивление всем правительство Москвы намерено вести строительство высотных зданий, монолитных конструкций, которые будут выполняться из разных бетонов. Например, ограждающие конструкции запланировано возводить из конструкционного легкого бетона прочностью 55 Мпа. несущие конструкции станут выполняться из обычного бетона прочностью 60,0-110,0 Мпа. Так это?

— Правильно. Но при этом должна обеспечиваться морозостойкость бетонной смеси на стадии приготовления и укладки. Важно, чтобы бетон был долговечным во все время эксплуатации, Поэтому при проектировании составов бетона нужно использовать не только добавки, но и соответствующие составляющие бетон материалы — цемент и заполнители высокого качества. Недавно утвержденный евростандарт на бетон EN206-1 предписывает, чтобы гарантированная долговечность бетона независимо от среды эксплуатации была не менее 50 лет. К этой плавке должны стремиться как ученые-технологи, так и инженеры-практики