Добавки к бетону

Свойства свежего и затвердевшего бетона можно изменять с помощью добавок.

Средства, добавляемые к бетону

Средства, добавляемые к бетону, — это жидкие или порошковые материалы, которые преимущественно положительно влияют на определенные свойства свежего бетона, как, например удобоукладываемость или начало твердения. Так как они, тем не менее, могут отрицательно влиять на другие важные свойства бетона, то количество вносимых добавок должно всегда определяться первым испытанием. Первое испытание должно учитывать конкретную ситуацию на стройплощадке, так как, например, различные наружные температуры могут иметь существенное влияние на действие добавок к бетону. Добавки в зависимости от длительности их действия вносятся только в ограниченных количествах либо в воду затворения, либо в уже приготовленную бетонную смесь. Жидкие добавки следует хранить в защищенном от мороза месте. Допускается применять только добавки с действительными знаками испытаний (табл. 1).

Применение пластифицирующих и смачивающих добавок

• При одном и том же водоцементном отношении:
  • повышение текучести свежего бетона при одном и том же содержании воды
  • повышение расширяемости
  • изменение консистенции
  • бопее легкая и быстрая укладка свежего бетона
Применение при тесном расположении арматуры и в тонких конструкциях
• Уменьшение водоцементного отношения:
  • сохранение консистенции
  • меньшее содержание воды
  • меньшая усадка
  • более высокая прочность на сжатие
  • более высокая ранняя прочность
  • более высокая плотность
  • более высокая долговечность
Применение в высокопрочном бетоне и в сборных бетонных элементах

Пластифицирующие и смачивающие добавки (BV)

Пластифицирующие и смачивающие добавки снижают поверхностное натяжение воды и позволяют за счет этого уменьшить добавку воды почти на 10%. Удобоукладываемость свежего бетона при этом улучшается, хотя водоцементное отношение остается постоянным. При уменьшении добавления воды водоцементное отношение становится меньше, а бетон — плотнее. Опасность расслоения свежего бетона становится меньше, водоотде-ление (выделение цементного молока) не происходит. Различают пластификаторы и смачивающие добавки, повышающие текучесть.

Пластификаторы добавляются к бетонам с жесткой консистенцией. Они делают раствор и бетон более гомогенными (однородными) и более пластичными. Бетон легче перекачивается бетононасосами и легче уплотняется; качество фасадного бетона улучшается. Смачивающие средства (FM) — это особенно сильнодействующие пластифицирующие добавки (рис. 1). Они позволяют при нормальном количестве воды затворения изготавливать бетон жидкой консистенции (жидкий бетон). При этом бетон может легче и экономичнее укладываться в усложненных условиях. Шумовая нагрузка на окружающую среду становится меньше, так как можно применять более простые машины и механизмы.

Рис. 1. Действие смачивающих добавок

При применении смачивающих добавок следует, однако, учитывать, что их действие прекращается через 45 минут. Поэтому внесение смачивающих добавок в транспортируемый бетон должно происходить уже на стройпощадке.

Порообразователи (LP)

Порообразователи образуют в зависимости от наибольшего зерна заполнителя от 3 до 5% очень мелких закрытых пор в бетоне. Расстояние между ними должно составлять менее 0,2 мм (рис. 2). Эти воздушные поры действуют как шарики в шарикоподшипнике. При этом свежий бетон становится более пластичным и лучше укладывается. Кроме того, воздушные поры служат для выравнивания давления при замерзании капиллярной воды в бетоне. Повышается сопротивление действию мороза и оттаивающих средств. Поэтому бетоны с порообразователями применяются в основном в дорожном и мостовом строительстве. Для особо пористого легкого бетона применяются пенообразующие материалы.

Рис. 2. Воздушные поры (сильно увеличенная структура бетона)

Замедлители схватывания (VZ)

Замедлители схватывания передвигают время начала схватывания на более поздний срок, при этом они делают более замедленным тепловыделение. Вследствие этого процессы гидратации проходят медленнее и удлиняется время укладки. Действие замедлителей зависит от применяемого цемента и от наружной температуры на стройплощадке во время укладки. Замедлители добавляются для растворов и бетонов, производимых на заводе и транспортируемых на стройплощадку. Кроме того, они применяются при возведении массивных конструкций, например при строительстве мостов, а также для бетонирования при высоких наружных температурах, например летом (рис. 3).

Рис. 3. Укладка бетона с замедлителем в летний день

Ускорители твердения (BE)

Ускорители уменьшают время твердения. Они содержат составные части, которые вызывают коррозию арматуры. Поэтому ускорители не должны применяться для железобетона. Они могут применяться, например, в сборных бетонных элементах для повышения их ранней прочности, в ремонтных растворах для заделки водопроницаемых мест, а также в торкрет-бетоне.

Уплотняющие средства (DM)

Уплотняющие средства снижают водопоглощение бетона и уменьшают капиллярное действие. Однако в течение длительного времени они показали себя как малоэффективные.

Добавки, помогающие запрессовывать бетон (ЕН)

Добавки для запрессовывания помогают в пред-напряженных железобетонных конструкциях запрессовать цементный раствор и улучшают затекание раствора в каналы для напрягаемой арматуры. За счет умеренного разбухания раствора при затвердевании исключаются пустоты в верхней части каналов (рис. 4).

Рис. 4. Предварительно напряженная бетонная стена со шлангами для контроля полного заполнения каналов запрессовываемым раствором

Стабилизаторы (ST)

Стабилизаторы делают свежий бетон более гомогенным и более скользким. При этом улучшается удобоукладываемость бетона, его легче закачивать бетононасосами. Плоскости фасадного бетона становятся более гладкими. Стабилизаторы применяются в основном для легких бетонов, так как за счет лучшего сцепления зерен легкого заполнителя при заглаживании они не всплывают, и вторая рабочая операция по заглаживанию отпадает.

Прочие добавки к бетону

Под прочими добавками к бетону понимают минеральные или органические материалы, которые влияют на определенные свойства бетонов. Так, они могут, например, повысить содержание порошковой составляющей, которое изменит консистенцию и удобоукладываемость свежего бетона, а в уже застывшем бетоне будут влиять на прочность на сжатие, на плотность, на истираемость, на водопроницаемость и на цвет. Однако они не должны влиять на твердение цемента, его прочность на сжатие, сопротивление истиранию, а также на защиту от коррозии арматуры или снижать эти качества. Поэтому можно применять только нормированные или допущенные органами строительного надзора добавки к бетону. Добавки к бетону (наполнители) в больших количествах обычно добавляются при расчетах объема материала, и свойства затвердевшего бетона должны подтверждаться первыми испытаниями.

Минеральные добавки — это каменная мука, мелкомолотый трасс и доменные шлаки. Кроме того, на бетонных заводах все чаще применяют каменноугольную летучую золу (SFA). При ее применении необходимо обеспечить минимальное содержание цемента по DIN 1045 и наибольшее допустимое водоцементное отношение. Это же относится и к применению силикатной пыли (SF = silica fume), т.е. порошкообразной добавки к бетону. Органические добавки — это, например, синтетические смолы, которые экономят воду затворения и улучшают удобоукладываемость свежего бетона.

Красящие средства используют для придания бетону определенной окраски. Можно применять только такие красящие средства, которые соединяются с цементом, т.е. они не должны реагировать с цементом и не должны терять свой цвет. Красящие средства — это в основном окислы металлов, как, например, окислы железа для красной, желтой, коричневой и черной окраски, окислы хрома для зеленой, кобальтовой окраски, алюминиевые оксиды хрома для синей окраски или окислы титана для белой окраски бетона. Чем более мелкозернистым является материал красящей добавки, тем больше ее окрашивающее действие, которое, однако, можно оценить только на затвердевшем бетоне.