Существует множество видов добавок в бетон, которые по химическому составу можно разделить на следующие категории: неорганические добавки, органические добавки и композиционные добавки. Неорганические добавки — это в основном соли электролитов, органические — в основном поверхностно-активные вещества и некоторые высокомолекулярные полимеры, органические соединения и двойные соли. Примеси ПАВ можно разделить на три категории: анионные, катионные и неионные. Среди них в настоящее время наиболее распространены анионные ПАВ; композиционные примеси обычно состоят из неорганических и органических соединений и, как правило, выполняют разнообразные функции.
Выбор примесей
Столкнувшись с большим разнообразием примесей, необходимо выбрать различные типы в соответствии с дополнительными техническими требованиями. Этапы выбора следующие:
a. Определите основную цель выбора добавок;
b. Выбрать соответствующие добавки на основе известных сортов цемента или выбрать соответствующие сорта цемента на основе определенных сортов добавок;
c. В соответствии с различными свойствами и инженерными требованиями, предъявляемыми к добавке, определить дозировку путем проведения экспериментов;
d. Определить способ введения добавок в зависимости от различных планов строительства, таких как смешивание, транспортировка, методы формования, условия эксплуатации и другие процессы;
e. Отрегулируйте соотношение смешивания в зависимости от назначения и количества добавки;
f. Взять пробный образец для первого продукта (при третьем и четвертом смешивании) для быстрого осмотра с целью подтверждения или изменения количества смешивания или технологической схемы.
Метод введения добавок
Примесь — это материал с небольшим расходом, но значительным эффектом. Поэтому при использовании примесей необходимо правильно проводить измерения. Допустимое отклонение при измерении находится в пределах 2%.
По форме примеси можно разделить на порошкообразные, коллоидные, жидкие и твердые. При использовании порошкообразных примесей их следует заранее взвесить в соответствии со стандартной дозировкой для каждого замеса и хранить в небольших упаковках для последующего использования. Если в этом нет необходимости, временно воспользуйтесь маленькой ложкой или мерным стаканчиком, чтобы заменить массу объемом; используйте гелеобразные, жидкие, твердые и другие лекарственные формы. При использовании добавок перед применением их необходимо пропорционально разбавлять водой, а перед употреблением равномерно перемешивать.
Водоредуцирующий агент
Водоредуцирующая добавка — это добавка, позволяющая снизить необходимый удельный расход воды в бетоне, обеспечить заданные требования к консистенции и улучшить обрабатываемость бетона.
Основные функции водоредуцирующих добавок: повышение эффективности гидратации, снижение удельного расхода воды, повышение прочности и экономия расхода цемента; улучшение обрабатываемости не затвердевшего бетона и предотвращение расслоения компонентов бетона; повышение водонепроницаемости. Снижение водопроницаемости, предотвращение протечек бетонных строительных конструкций и повышение долговечности; повышение стойкости к химической коррозии; снижение усадки при твердении бетона и предотвращение образования трещин в бетонных элементах; повышение морозостойкости, что благоприятно для зимнего строительства.
Пористость и размер пор бетона после затвердевания являются определяющими для качества бетона и его водонепроницаемости. Водоцементное отношение бетонной смеси играет решающую роль в пористости и размере пор, компактности и противопросадочных свойствах бетонной конструкции. Поскольку коэффициент проницаемости бетона быстро увеличивается с ростом водоцементного отношения, то при увеличении его с 0,4 до 0,7 коэффициент проницаемости возрастает более чем в 100 раз, а водоредуцирующий агент оказывает на цемент прочное диспергирующее действие. Он может значительно уменьшить притяжение между частицами цемента, используя полярную адсорбцию, эффективно препятствовать и разрушать флокуляцию между частицами, высвобождать воду во флоке, тем самым улучшая обрабатываемость бетона, поэтому он может значительно снизить расход воды затворения, а значит, уменьшить соотношение, изменить распределение капиллярно-поровой структуры затвердевшего бетона, значительно уменьшить размер пор и общую пористость, улучшить компактность и непроницаемость бетона. Водоредуцирующие добавки могут также задерживать пик теплоты гидратации цемента, уменьшая или предотвращая растрескивание под действием температурного стресса до достижения бетоном большого объема определенной прочности, тем самым улучшая гидроизоляционный эффект бетона большого объема.
Существует множество типов водоредуцирующих добавок, и методы их классификации различны. Одни классифицируются по пластифицирующему действию, другие — по объему улавливаемого воздуха, третьи — по влиянию на время схватывания, четвертые — по сырью и химическому составу.
По пластифицирующему действию их можно разделить на обычные водоредуцирующие агенты и высокоэффективные водоредуцирующие агенты. Водоредуцирующие агенты с содержанием ≥ 5% и < 10% называются обычными водоредуцирующими агентами, а с содержанием ≥ 10% — высокоэффективными водоредуцирующими агентами.
По влиянию на время схватывания и раннюю прочность их можно разделить на стандартные, медленно схватывающиеся и раннепрочные. Увеличение начального времени схватывания бетона, замешанного с использованием традиционного водоредуцирующего агента, должно составлять не менее 1 часа, но не более 3,5 часов; конечное время схватывания должно составлять не более 3,5 часов. Помимо водоредуцирующего и упрочняющего эффектов, водоредуцирующие добавки для ранних видов прочности могут также значительно повысить прочность бетона на ранних стадиях.
В зависимости от сырья и химических компонентов их можно разделить на лигносульфонатные водоредуцирующие агенты, полиалкил-арилсульфонатные водоредуцирующие агенты (обычно называемые водоредуцирующими агентами на основе каменноугольной смолы), сульфонаты меламиноформальдегидной смолы (обычно называемые меламиновыми водоредуцирующими агентами), мелассовые водоредуцирующие агенты и водоредуцирующие агенты на основе гуминовых кислот.
(1) Типы водоредуцирующих агентов
1. Полиалкил арилсульфонатный водоредуцирующий агент
Полиалкил-арилсульфонатный водоредуцирующий реагент также называют водоредуцирующим реагентом на основе каменноугольной смолы. В качестве сырья используется определенная фракция или определенные фракции каменноугольной смолы, в результате реакции сульфонирования образуется производное сульфоновой кислоты, конденсируется с формальдегидом, а затем конденсат нейтрализуется щелочью или щелочным веществом для удаления или не удаления продукта, полученного путем удаления избытка сульфатов.
В зависимости от фракций, используемых в производстве, водоредуцирующие средства на основе каменноугольной смолы можно разделить на следующие три категории:
(a) Водоредуцирующий агент нафталинового ряда
В качестве сырья в нем используется промышленный нафталин, а основным компонентом является полиметилнафталинсульфонат натрия.
(b) Водоредуцирующий агент метилнафталинового ряда
В качестве сырья используется метилнафталин или моющее масло, содержащее высший метилнафталин, а основным компонентом является полиметиннафталинсульфонат натрия;
(c) Водоредуцирующий агент на основе антрацена
В качестве сырья используется антраценовое масло, основным компонентом которого является полиметин-антраценсульфонат натрия. Этот вид водоредуцирующей добавки обладает ранней прочностью и значительным армирующим эффектом; может значительно улучшить текучесть бетона, экономить цемент; при соответствующей дозировке оказывает незначительное влияние на сроки схватывания бетона; не вызывает коррозии стальных стержней и других свойств.
При использовании этого типа водопонижающих средств необходимо обратить внимание на следующие моменты.
(a) Соответствующая дозировка водоредуцирующего агента такого типа обычно составляет 0,5-1,0% от массы цемента.
(b) Метод перемешивания в значительной степени влияет на пластифицирующий эффект этого типа водоредуцирующего агента. Как правило, для достижения наилучшего эффекта сначала добавляется вода, перемешивается в течение 2-3 минут, а затем добавляется водоредуцирующий агент.
(c) При использовании в бетоне пористого заполнителя воду следует добавлять в первую очередь, а водоредуцирующую добавку — в последнюю.
(d) Бетон со значительной просадкой не следует перевозить на большие расстояния автосамосвалами, а водоредуцирующую добавку следует добавлять после смешивания.
(e) Содержание газа в водоредуцирующих агентах этого типа сильно варьируется и должно быть тщательно подобрано в соответствии с различными целями использования.