Классификация добавок и их свойства

В силу того, что добавки, применяемые в строительстве в настоящее время, как правило, изменяют не одно, а несколько свойств раствора, в настоящем пособии-обзоре приведена классификация добавок, в основу которой положен основной эффект действия на растворы.

По основному эффекту действия добавки можно разделить на 4 класса:

I — добавки — регуляторы реологических свойств смесей;

II— добавки — регуляторы процессов схватывания и твердения;

III — добавки — регуляторы физической прочности и химической стойкости;

IV — комплексные добавки.

К добавкам первого класса относятся пластификаторы водопонижающие, пластификаторы водоудерживающие и воздухововлекающие.

Второй класс можно разделить на две группы: ускорители твердения и замедлители твердения.

Третий класс составляют добавки, снижающие водопроницаемость, повышающие стойкость растворов к агрессивным средам, повышающие морозостойкость.

Четвертый класс — комплексные добавки.

Регуляторы реологических свойств смесей

Пластификаторы — водопонижающие добавки позволяют при данном расходе цемента и без снижения удобоукладываемости уменьшить В/Ц отношение, что способствует повышению прочности при неизменном содержании воздуха. Немаловажное значение имеет и сокращение расхода цемента при сохранении данного В/Ц отношения. Этим достигается снижение стоимости, уменьшение тепловыделения, термического трещиноо- бразования, напряжений при охлаждении.

Дополнительно к их главному действию основные составляющие некоторых добавок, понижающих количество воды, оказывают замедляющее действие на скорость схватывания.

Водопонижающие добавки — это чаще всего органические вещества, которые снижают поверхностное натяжение воды, смазывая зерна цемента, способствуют их дефлокулированию, а их диспергирование облегчает смачиваемость.

В качестве примера можно привести лигносульфонаты (отходы бумажного производства), натриевые или калиевые мыла органических кислот. В последнее время применяют весьма эффективные разжижители на основе меламиноформальдегидной смолы.

Для обычного раствора приближенно можно считать, что снижение дозировки воды на 1% увеличивает механическую прочность на 1%. Благодаря уменьшению капиллярного водопоглощения раствора повышается его долговечность. Расход добавок этого типа изменяется в пределах 0,2— 0,5% от массы цемента.

Пластификаторы — водоудерживающие добавки вводят для улучшения стабильности смеси, уменьшения водоотделения, увеличения водоудер- жания и однородности. Эти добавки представляют собой тонко измельченные порошки с диаметром зерен менее 10 мкм. Они действуют как механически, так и физически, и чем выше их дисперсность, тем меньшее количество добавки следует вводить в растворную смесь. Чаще всего в качестве пластификаторов — водоудерживающих добавок применяют жирную известь, молотый известняк, коллоидные продукты, поливинилацетат, стеараты, бентонит (коллоидная глина). Присутствие этих добавок в растворных смесях способствует увеличению вязкости растворов, а следовательно, и когезии. Добавки этого типа вводят в количестве 1-3% от массы цемента, в результате чего возможно получение различных растворов с заранее заданными свойствами.

Воздухововлекающие добавки образуют в цементно-песчаном растворе воздушные пузырьки диаметром от 10 до 1000 мкм (чаще всего в пределах

25—250 мкм), которые находятся друг от друга на расстоянии 100—200 мкм. Пузырьки воздуха действуют в смеси как очень мелкие сфероиды, не имеющие трения и этим пластифицирующие смесь. Воздухововлекающие добавки должны отвечать следующим требованиям: обеспечивать в малых дозах (0,001—0,05%) требуемое воздухонасыщение раствора, не замедлять схватывание и процесс набора прочности, повышая долговечность раствора. Всем этим требованиям в значительной мере соответствуют лиг- носульфонаты, абиент натрия, соли этаноламина, жирные сульфоспирты и щелочные мыла жирных кислот.

Воздухововлекающие добавки снижают количество воды затворения, а, следовательно, водоотделение и расслаивание смеси, придают раствору повышенную морозостойкость, а для этого в бетон необходимо вовлечь около 4—5% воздуха по объему. Однако растворы вовлекают в 2 раза больше воздуха при одинаковой дозировке воздухововлекающей добавки, поэтому следует учитывать, что избыток добавок этого типа, дающий увеличение количества воздуха более 5%, может резко понизить механическую прочность раствора. При слишком большом содержании вовлеченного воздуха он может быть удален, если в бетонную смесь ввести трибутилфосфат (13—20 мл на 1 м3) или диэтилгексанол (13 мл на 1 м3 бетонной смеси).

В растворную смесь добавки этого класса вводят в виде жидкостей.

Добавки, изменяющие сроки схватывания и твердения, как правило, хорошо растворимые в воде химические соединения, которые изменяют растворимость составных частей цементного клинкера и продуктов их гидратации. Здесь имеют место химические процессы растворения.

Ускорителями твердения растворов являются хлориды кальция, натрия, алюминия. К ним относятся: сода, поташ, соли натрия и калия, карбонаты, алюминаты, бораты. Возможно применение нитратов, нитритов, формиатов кальция. Эти добавки состоят иногда из двух-трех солей. Вводят их в количестве 2-5% от массы цемента. Наиболее эффективным ускорителем твердения является хлористый кальций, который ускоряет процесс гидратации всех составляющих цемента.

В качестве замедлителей чаще всего применяют органические вещества — лигносульфонаты калия, натрия, аммония (они содержат сахара), кислоты и соли органических кислот, углеводы (целлюлоза, амидон, сахароза). Смесь хлористого кальция и глюконата кальция замедляет процесс гидратации цемента; гидратация трехкальциевого силиката ускоряется, а других силикатов замедляется в присутствии глюкозы. Добавки смеси глюкозы и глюконата кальция замедляет гидратацию трехкальциевого алюмината и трехкальциевого силиката. Это объясняется тем, что глюконат кальция поглощается поверхностью частиц трехкальциевого силиката. При использовании хлористого кальция в сочетании с глюконатом кальция первый лишь незначительно ускоряет процесс гидратации. Причина этого заключается в том, что слой глюконата кальция на поверхности частиц цемента затрудняет проникновение через него хлористого кальция.

В качестве замедлителей твердения возможно также применение фосфорной и фтористой кислот, глицерина, фосфатов и фторидов, окислов цинка и свинца и буры. Эти соединения в водных растворах образуют коллоиды, которые обволакивают зерна цемента, задерживая, таким образом, процесс его гидратации.

В растворную смесь замедлители вводят в количестве до 0,1% от массы цемента.

Следует добавить, что замедлители, как правило, оказывают пластифицирующее действие на растворную смесь.

Добавки-регуляторы физической и химической стойкости различны по своей природе.

Гидрофобизаторы — добавки, снижающие водопроницаемость раствора для воды под давлением и защищающие его от влаги, прекращая капиллярное водопоглощение. Гидрофобизирующие добавки при их введении вызывают образование на поверхности цементных частиц, плохо смачиваемых водой коагуляционных центров, способствующих возникновению в системе каркаса за счет молекулярных сил в участках контакта и появлению коагуляционного структурообразования. Понижение смачиваемости водой поверхностей частиц обусловлено тем, что карбоксильные группы адсорбирующихся молекул химически связываются с поверхностью частиц цемента, образуя на ней нерастворимое в воде кальциевое мыло. Углеводородные остатки молекул создают на поверхности частиц своеобразный ворс, затрудняющий смачиваемость цементных частиц. Добавки являются хорошими пенообразователями и, хотя пластическая прочность цементного раствора возрастает по сравнению с раствором, не содержащим добавки, пластичность растворных смесей увеличивается за счет образования множества устойчивых пузырьков пены в смеси.

К гидрофобизирующим добавкам относят канифолевые и винсоловые мыла, нафтенаты (мылонафт), оленаты (хлопковое мыло), омыленный древесный пек, жирную известь, бентонит, соли жирных кислот, сульфат алюминия, хлориды, соду, кремнийорганические полимеры: метил- и этилси- ликонаты натрия (ГКЖ-10, ГКЖ-11), полифенилэтоксисилоксаны (ФЭС), полиорганилсесквиоксаны, метилсиликониты калия («Аквастоп») и алю- мосиликонаты щелочных металлов. Наличие спирта в растворах силико- натов натрия улучшает удобоукладываемость растворной смеси, повышая морозостойкость. Введение малых доз кремнийорганических соединений с водой затворения существенно улучшает важнейшие свойства раствора, главное из которых — долговечность.

Наиболее широкое применение нашли полимерные добавки к бетонам и бетонным растворам: ГКЖ-94, ГКЖ-11, ГКЖ-10.

ГКЖ-94 — кремнийорганические полимеры полигидросилоксанового типа. Это бесцветная или желтоватая низковязкая жидкость. Содержание активного водорода в процентах по массе составляет 1,3—1,4. Водородный показатель рН< 6. Жидкость ГКЖ-94 (100%) или водная эмульсия ее (50%) должны отвечать требованиям ГОСТа 10834-64. Рекомендуется применять 50% водной эмульсии ГКЖ-94 с желатином в качестве эмульгатора. Соотношение количества масла ГКЖ-94 к количеству 1% раствора желатина 1:1 по массе.

ГКЖ-10, ГКЖ-11 — силиконаты натрия, имеют окраску от желтого до светло-коричневого цвета. Осадок в них не допускается. Содержание сухого состава (% по массе) равно 30 ± 5, кремния — 4. Щелочность в пересчете на NaOH (% по массе) — от 13 до 17.

Улучшению ряда свойств бетонной смеси и бетона способствует введение добавок кремнийорганических соединений полигидросилоксано- вого типа и типа силиконатов натрия.

В настоящее время в нашей стране освоен выпуск кремнийорганических продуктов полигидросилоксанового типа, различающихся по содержанию активного водорода в связи Si—Н (жидкости ГКЖ-94, ГКЖ-94М, ГКЖ-13) и виду радикала в связи Si—R (ГКЖ-94 и ГКЖ-94М). В табл. V.8.1 приведены строительные свойства бетонов с характерными полимерными добавками.

Наличие спирта в растворах силиконатов натрия улучшает подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси, повышает морозостойкость, но при содержании в последних более 10% спирта эффективность их использования в растворах падает. Природа радикала в связи Si—R силиконатов натрия оказывает определенное влияние на морозостойкость. При этом наилучшие результаты получены при введении в состав цементно-песчаных растворов добавки силиконата натрия с этиловым радикалом, далее — с метиловым. Наименее эффективной оказалась добавка с аллиловым радикалом.

Добавку ГКЖ-94 в бетоны используют при изготовлении стяжек, к которым предъявляются повышенные требования по морозостойкости.

Таблица V.8.1

Основные строительные свойства цементных растворов с полимерными добавками

Вид полимерной добавки

Рекомендуемые дозировки добавок, %

Марки раствора, предел прочности при сжатии, кгс/см2

Морозо- стой-кость по ГОСТ 4800-59

Марка по водопроницаемости

ГКЖ-94

0,02—0,2 от массы цемента в пересчете на 100% жидкости

150-300

300 и более

В2-В8

ГКЖ-10

0,05—0,2 в пересчете на сухое вещество

150-300

300

В2-В8

ГКЖ-11

0,05—0,2 в пересчете на сухое вещество

150-300

30

В2-В8

«Аквастоп»

0,05—0,2 в пересчете на сухое вещество

180-350

300 и более

В2-В8

Фуриловый

спирт

5—20 от массы воды затворсния

120-150

300 и более

В8

Солянокислый

анилин

12—15 от массы фу- рилового спирта

150-300

300 и более

В8

Вид полимерной добавки

Рекомендуемые дозировки добавок, %

Марки раствора, предел прочности при сжатии, кгс/см2

Морозостойкость по ГОСТ 4800-59

Марка по водопроницаемости

Латексы:

  • 1) ДВХБ-70;
  • 2) СКС-65ГП, СКД-1

1) 1; 2) 8-12 от массы цемента в пересчете на безводное вещество

50-400

до 300

Повышение марки по водопроницаемости на одну ступень

Поливинил-

ацетатная

эмульсия

До 20 от массы цемента в пересчете на сухое вещество

35-300

Введение малых доз кремнийорганических соединений с водой затво- рения в состав раствора может существенно улучшить важнейшие свойства цементно-песчаного раствора, главное из которых долговечность.

Специфичность свойств кремнийорганических полимеров — полиор- ганосилоксанов (высокая устойчивость к теплу и к холоду, действию света и воды) определяются их химическим составом и строением.

Основу кремнийорганических полимеров составляет силоксановый скелет — цепь чередующихся атомов кремния и кислорода, другие связи компенсированы органическими радикалами или группой атомов. Прямая связь кремния с кислородом настолько прочна, что все химические соединения за исключением фтористого водорода и концентрированной серной кислоты на нее не действуют.

Вследствие низкой энергии связи Si—Н (75 ккал/моль) возможно замещение водорода некоторыми химическими соединениями с разрывом этой связи. Это позволяет использовать кремнийорганические соединения, в частности, полигидросилоксанового типа, для образования прочной химической связи с разрывом и замещением водорода на кальций, выделяющийся в процессе гидролиза цемента по схеме:

При гидролизе связей Si—Н в щелочной среде происходит дополнительное сцепление полисилоксановых цепей:

Эти новообразования, откладываясь в микропорах в капиллярах, будут в определенной степени затруднять проникновение в них агрессивных жидкостей. С другой стороны, образовавшиеся органометаллокальций- силоксаны и кремнийполимеры со связью ^Si—О—Si^ — химически фиксируясь на поверхности материалов, будут гидрофобизировать стенки пор и капилляров. Гидрофобная пленка мозаичного строения обращена частоколом из органических радикалов в сторону жидкости, что сказывается на повышении морозостойкости цементно-песчаного раствора за счет снижения адгезии льда к гидрофобной поверхности. Выделение газов, в частности, водорода, и вовлечение воздуха в раствор способствуют созданию благоприятной, с точки зрения долговечности, структуры цементно-песчаного раствора.

Добавки — химические уплотнители (добавки-электролиты) представляют собой обширную группу добавок, находящих все более широкое применение в качестве добавок, улучшающих водонепроницаемость цементно-песчаных растворов. Наиболее эффективными являются добавки солей хлоридов, из которых чаще применяется добавка хлорного железа. Оптимальное количество добавки 0,8—1,5% от массы цемента. Добавка хлорного железа в количестве 1,0—1,5% от массы цемента делает бетон водонепроницаемым под давлением до 25 кгс/см2 в возрасте 28 дней и больше при одновременном значительном его упрочнении.

Добавка сернокислого алюминия приводит к увеличению прочности раствора при одновременном улучшении его водонепроницаемости, а также почти не изменяет нормальной густоты цементного теста и сроков схватывания. Это очень важное обстоятельство качественно отличает эту добавку от всех остальных, так как большинство добавок электролитов приводит к очень сильному ускорению сроков схватывания цемента. Практическая неизменяемость нормальной густоты цементного теста при введении сернокислого алюминия говорит о том, что реологические свойства цементного теста также не изменяются, и, следовательно, нет необходимости обеспечивать подвижность (удобоукладываемость) растворной смеси за счет увеличения В/Ц отношения.

Добавка однокислого алюминия в 2—2,5 раза повышает неразмыва- емость свежеуложенной растворной смеси. Для повышения водонепроницаемости бетона используют алюминато-щелочной раствор — АЩР. Уплотнительную добавку вводят непосредственно в воду в количестве 0,5% от массы цемента. Дешевизна этой добавки объясняется тем, что она является производственным отходом промышленности машиностроения, получаемым при сернокислом анодировании алюминиевых сплавов.

Гидрофобизирующими полимерными добавками являются латексы (СКС-65ГП, ДВХБ-70 и СКД-1), повышающие марку по водопроницаемости на одну ступень, поливинилацетатную эмульсию (ПВАЭ), фури- ловый спирт (вводится в количестве 15—20% от массы воды затворения) с солянокислым анилином (вводится 12—15% от массы фурилового спирта), который стоек в различных агрессивных средах (в минеральных маслах, дизельном топливе, в керосине и бензине всех марок, в морской воде соленостью до 35 г/л).

Полифенилэтоксисилоксаны (ФЭС) — моно- или бициклические олигомеры. Водопоглощение бетонных изделий, гидрофобизированных 3%-ным раствором ФЭС-2 в керосине, после 24-часового погружения в воду в 1,6—1,8 раз меньше водопоглощения таких образцов, обработанных ГКЖ-94 той же концентрации и в 4-5 раз меньше водопоглощения необработанных образцов.

Полифинилэтоксисилилформалин (ФФ) — продукты гидролитической соксомденсации фенилтрихлорсилана и формальдегида в водно-спиртовых растворах. Водопоглощение цементно-песчаного раствора, обработанного 3%-ным раствором ФФ-3 в толуоле, после 5-часового хранения под водой меньше в 8—10 раз. Устойчивый эффект сохраняется более 5 лет.

Полиорганилсилсесквиоксаны — применяются в виде суспензии, обладают высокой химической устойчивостью и гидрофобностью. Гидрофобный эффект возникает вследствие быстрой дегидрации, происходящей на поверхности раствора, обработанного этими суспензиями.

В качестве добавок, повышающих морозостойкость, используются воздухововлекающие добавки, ПГЭН, зола-унос, содержащая К2С03 и др.

Кремнийорганический порошок ПГЭН — это тонкодисперсный водонерастворимый минерал с удельной поверхностью 2—4 м2/г (ТУ 6-02-657—71), однородный порошок белого цвета.

Добавка сесквиоксана марки ПГЭН не растворяется в воде и органических растворителях, поэтому ее вводят в раствор в составе специальных цементов, полученных совместным помолом с портландцементным клинкером (ГОСТ 10178—62) или с водой затворения в виде водных суспензий. ПГЭН обладает гидрофобно-газовыделяющими свойствами, и с этой добавкой получают цементно-песчаный раствор повышенной морозостойкости (количество добавки ПГЭН 250-300 г/м3 независимо от расхода цемента). Превышение расхода добавки сесквиоксанов может привести к падению прочности раствора вследствие интенсивного газовыделения, создающего повышенную капиллярную пористость.

На морозостойкость растворных смесей большое влияние оказывает их пористость. Как известно, лишь незначительная часть воды затворения вступает в химическую реакцию, с цементом. Остальная вода, необходимая для придания растворной смеси нужной консистенции, удаляется из раствора, образуя поры, которые затем заполняются водой или воздухом. Например, если принять, что в процессе твердения цементом связывается около 25% воды по массе цемента, то при В/Ц — 0,6 на каждые 100 г цемента приходится 25 г воды, вступающей в реакцию, и 35 г воды, испаряющейся из раствора, в результате чего образуется 35 см3 пор.

Кроме того, процесс твердения цемента в начальной стадии сопровождается уменьшением объема, которое составляет на каждые 100 г цемента приблизительно 6 см3. При этом суммарный объем пор увеличивается до 41 см3, что составляет 44,6% общего объема смеси.

Для повышения химической стойкости цементно-песчаных растворов и уменьшения их пористости целесообразно по возможности уменьшить содержание в них цемента при одновременном увеличении доли тонкодисперсного заполнителя. В качестве такого заполнителя может применяться зола-унос, отличающаяся высокой удельной поверхностью и шаровидной формой частиц, что позволяет ей в значительной степени заполнить пустоты и поры в растворе. Кроме того, замена золой-унос 20% цемента дает возможность в зависимости от качества заполнителя и удельной поверхности цемента сократить расход воды затворения на 6-10% (в отдельных случаях на 13—15%). Обладая гидравлической активностью, зола-унос при длительном твердении вступает в реакцию гидратации, что приводит к дальнейшему уменьшению пористости. Зола-унос может вводиться в раствор в достаточно больших количествах, причем без снижения прочности.

Комплексные добавки (полифункциональные). Использование комплексных добавок, содержащих два или более индивидуальных соединения, изменяет свойства бетонных и растворных смесей во многих направлениях и, следовательно, весьма трудно прогнозируется конечный результат их действия, но несмотря на это, данное направление наиболее перспективно.

Известно, что пластифицирующие добавки позволяют экономить приблизительно 5% цемента, ускорители твердения — до 10%, комбинированные добавки — 12-20% цемента. Наиболее популярными становятся комплексные добавки, отличающиеся полифункциональностью действия, возможностью усилить эффект монодобавок, устранить нежелательные побочные влияния отдельных добавок, добиться универсальности действия добавок в комплексе.

Известны добавки, позволяющие увеличить прочность бетона на 30% и более с одновременным повышением морозостойкости. При введении поверхностно-активных добавок в раствор при одинаковом расходе цемента и водоцементном отношении несколько снижается его прочность. Причина этого заключается в том, что поверхностно-активные вещества адсорбируются не только на зернах вяжущих, но и на высокодисперсных гидратных новообразованиях, экранируя их и затрудняя формирование из них прочных структур. В этой связи большой интерес представляют комплексные добавки, которые, придавая новые и усиливая существующие положительные свойства, одновременно ликвидируют отрицательное действие каждой добавки, вводимой порознь. Так, комбинируя ГКЖ-94 с электролитом, таким как Ca(N03)2, можно получить раствор с повышенной морозостойкостью и одновременно обеспечить приемлемо быстрые сроки его схватывания и твердения.

Комбинирование добавок дает наибольший эффект при введении пластифицирующей добавки непосредственно при изготовлении цемента. Известна комплексная добавка, позволяющая повысить жизнеспособность раствора до 4—5 ч при высокой температуре окружающего воздуха. Эта добавка состоит из соапстока (гидрофобизатора) и КСДБ-концентрата сульфитно-дрожжевой бражки (гидрофилизатора) и приготовляется простым смешиванием 50% растворов соапстока и КСДБ. Повышая жизнеспособность растворных смесей, комплексная добавка одновременно пластифицирует их и снижает расслаиваемость.

При введении добавок алкилсиликонатов натрия сроки схватывания раствора удлиняются на 4-10 ч. Этот недостаток устраняют применением комплексных добавок (силиконат + электролит). Такой способ позволяет выравнивать сроки схватывания и твердения раствора в нормальных условиях.

Проведены исследования эффективности нитрита натрия в составе раствора в количестве 5% с целью повышения пластичности массы и прочности сцепления с основанием в теплое время года. Получены положительные результаты, так как известно, что водные растворы нитрита натрия и его смесей с нитритом натрия обладают свойствами слабой щелочи (соли щелочных металлов) с pH = 9,1—9,85. При смешивании этих добавок с растворной массой происходит микропенообразование. В то же время они увеличивают электролитическую силу жидкой фазы раствора, что способствует ускорению гидротации цемента и твердению раствора. В исследованиях, выполненных позднее, расход добавок был уменьшен до 1% от массы цемента. Были применены:

  • • нитрит натрия в виде водного раствора (ГОСТ 19906—74 и ТУ 38-10274—79 «Натрий азотнокислый в растворе»);
  • • СИГМАН — смесь нитрита натрия и нитрата натрия (ГОСТ 828-77Е) в отношении по массе 2:1, растворенная в воде до концентрации 28—34% (в готовом виде должен отвечать требованиям ТУ 6-03-01-02—79);
  • • СИГМАН + СДБ — комплексная добавка в соотношении по массе 10:1 (СДБ-ТУ 81-04-225-73).

Добавка NaN02 и СИГМАН + СДБ в количестве 1% от массы цемента улучшает удобоукладываемость и жизнеспособность раствора в летнее время за счет предотвращения его высыхания благодаря гигроскопичности соли. Результатом использования в растворе этих добавок является снижение расходов цемента на 10—15% (из расчета подбора состава раствора по прочности на ступень ниже проектной).

Особое место в отечественной и зарубежной строительной практике занимают суперпластификаторы (СП), решающим преимуществом которых перед обычными пластификаторами является то, что несмотря на сильное разжижающее действие они практически не снижают прочности раствора. Кроме того, СП обеспечивают снижение водопотребности растворной смеси, при этом значительно — на марку и более — повышается прочность.

Как правило, СП применяются в сочетании с другими добавками — регуляторами процессов схватывания и твердения, регуляторами реологических свойств растворных смесей и структуры растворов и т.д.

Согласно классификации, предложенной Ассоциацией Великобритании по добавкам в бетоны, выделяют три группы СП:

  • • к первой группе относятся сульфированные меламиноформальдегидные смолы и комплексные добавки на их основе;
  • • ко второй группе — продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида и комплексные добавки на их основе;
  • • к третьей группе — модифицированные (очищенные и практически не содержащие сахаров) лигносульфонаты (Л С) и комплексные добавки на их основе.

В нашей стране получены и исследованы на основе продуктов поликонденсации сульфонафталинов и меламинов с формальдегидом пластификаторы ВС (ЗМФАС-100) (НИИпластмасс, НИИЖБ); 10-03, 20-03,

30-03 (ВНИИжелезобетон); ММС, НИЛФХМ, ТП (МХТИ им. Менделеева). На основе лигносульфонатов получен суперпластификатор НИЛ-20 (МХТИ). Разработана заводская технология изготовления СП и начат их промышленный выпуск.

Суперпластификатор С-3 представляет собой 35%-ный водный раствор нафталиноформальдегидных сульфированных соединений. Испытания показали высокую эффективность СП С-3: введенный в состав цементно-песчаного раствора в количестве 0,5—1% от массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки, он дает возможность увеличить подвижность ц.-п. раствора от 2—3 см до 16-19 см при одинаковом В/Ц отношении. Проведенные исследования показали, что за счет введения добавки можно значительно повысить плотность цементно-песчаного раствора, снизить его проницаемость. Сравнительные испытания эффективности отечественного суперпластификатора С-3 и одного из лучших зарубежных образцов — японского препарата «Mighty» — показали, что С-3 не уступает по эффективности зарубежному продукту.

У нас в основном используют три типа суперпластификаторов: 10—03, С-3, 40—03. Их расход от 2 до 3,5 кг на 1 м3 цементно-песчаного раствора. Опыт применения этих СП показал, что они соответствуют уровню мировых стандартов.

Однако, несмотря на высокую эффективность СП, их применение еще очень ограничено из-за недостаточной степени исследованности влияния этих добавок на свойства растворов (особенно вопросы долговечности и канцерогенности).

При выполнении ремонтных работ на кровле рационально использовать растворы в виде сухих смесей. Прежде чем наносить кровельное покрытие необходимо удостовериться в том, что влажность стяжки позволяет выполнять гидроизоляцию. Определить влажность цементно-песчаной стяжки можно диэлькометрическим методом согласно «Методическим рекомендациям по определению свойств антикоррозионных защитных покрытий бетона», разработанным НИИЖБ.

Первый отечественный влагомер ВСКМ-12, разработанный НИИСФ, выпускается Московским заводом «Манометр». Это портативный цифровой прибор, принцип действия которого основан на диэлькометриче- ском методе измерения. Этим влагомером экспрессно определяют поверхностную влажность стяжки или бетонной конструкции по ГОСТ 21718-84. Скорость измерения влажности от 2 до 8 с, погрешность менее 10%.

Таблица V.8.2

Основные противоморозные добавки, применяемые в РФ

Добавка

Сокращенное

название

Формула

Хлорид натрия

ХН

NaCl

Хлорид кальция

ХК

CaCl,

Поташ

П

к2со,

Добавка

Сокращенное

название

Формула

Нитрит натрия

НН

NaNO,

Мочевина (карбамид)

М

CO(NH2)2

Нитрат кальция

НК

Ca(N03)2

Нитрит нитрат кальция

ННК

Ca(N02)2 + Ca(N03)2

Нитрит нитрат кальция + мочевина1*

ННК+М или

ннкм

Ca (NO,), + Ca (N03), + + CO(NH2)2

Нитрит нитрат хлорид кальция2*

ННХК

Ca(N02)2 + Ca(N03)2 + CaCl2

Нитрит нитрат хлорид кальция + мочевина3*

ннхкм

Ca (N02)2 + Ca(N03)2 + + CaCl, + CO(NH2)2

Комплексная соль нитрата кальция с мочевиной или их механическая смесь4*

НКМ или

нк+м

Ca(N03)2 • 4CO(NH,)2, Ca(N03)2 • CO(NH,)2

  • 11 Соотношение между нитритом и нитратом кальция (по массе) 1:1 ± 10%, ННК к мочевине (по массе) от 3:1 до 1:1.
  • 2* Соотношение между нитрит нитратом кальция и хлоридом кальция (по массе) 1:1. 3* Соотношение между нитрит нитрат хлоридом кальция и мочевиной (по массе) от 3:1 до 1:1.
  • 4) Соотношение между нитратом кальция и мочевиной (по массе) от 3:1 до 1:1.

Таблица V. 8.3

Использование комплексных противоморозных добавок в сухих смесях

Расчетная 1 твердения бетона,°C

Общее количество добавок, % к массе воды затворения

НН

ХК +

+ хн

НКМ, НК +

+ м1*

ННК2*

НК + м, ННК +

+ м3)

ннкх4*

ХК +

+ НН5*

ННХК

П

от

до

0

-5

8

6 + 0 ... ...6 + 4

6

9

8

6

8

10

-6

-10

12

7 + 3 ... ...8 + 5

12

16

15

12

15

12

-11

-16

16

6 + 9 ... ...7 + 10

15

18

15

18

16

-17

-20

5+12 ... 6+14

20

22

18

20

20

-21

-25

25

25

  • 25-
  • 30
  • 11 Отношение мочевины к остальным компонентам (по массе сухого вещества) 1:1.
  • 2) Отношение нитрита кальция к нитрату кальция в ННК (по массе) 1:1.
  • 3) Отношение мочевины к остальным компонентам (по массе) 1:3.
  • 4) Отношение хлорида кальция к ННК в ННХК (по массе) 1:1.
  • 5) Отношение нитрита натрия к хлориду кальция (по массе) может изменяться от 1:1 до 3:1.

К сожалению, зачастую ремонт кровель приходится выполнять в зимнее время, поэтому в сухую смесь необходимо вводить противоморозные добавки в порошкообразном состоянии.

Все противоморозные добавки условно подразделяют на две группы (табл. V.8.2, V.8.3):

  • • добавки, ускоряющие процесс схватывания и набора прочности цементно-песчаного раствора (поташ, смесь хлорида кальция с хлоридом натрия, нитритом натрия, нитрит нитратом кальция, нитрит нитратом кальция и мочевиной);
  • • добавки, понижающие температуру замерзания воды в цементно-песчаном растворе (сильные электролиты — нитрит и хлорид натрия, слабые электролиты — водные растворы аммиака, не электролиты органического происхождения — многоатомные спирты и карбамид).

Для быстрого образования плотной структуры цементного камня используют сульфаты трехвалентного железа. Простейшим решением является использование полуводного гипса и фосфогипса от 3 до 9% от массы цемента.

В связи с тем, что объем стяжек сравнительно небольшой (толщина стяжек от 2 до 4 см), а потребность в ремонте кровель возникает в холодное время года, особое внимание следует уделить противоморозным добавкам.

Основные добавки

Таблица V.8.4

п/п

Вид добавки

Наименование

добавки

Условное

обозначение

добавки

Стандарты и ТУ на добавки

1

Противомороз-

ные

Хлорид натрия

ХН

ГОСТ 13830-68 ТУ 6-12-26-69 ТУ 6-61-540-70 Минхимпрома СССР

Хлорид калия

хк

ГОСТ 450-77

Нитрит натрия

нн

ГОСТ 19906-74 ТУ 38-10274-79 Миннефтехимпрома СССР

Нитрат натрия

нн,

ГОСТ 828-77

Поташ

п

ГОСТ 10690-73*

Ацетат натрия

АН

ТУ 6-05-05-77 Минхимпрома СССР

2

Пластифициру-

ющие

Разжижитель С-3

С-3

ТУ 6-14-625-80**

Полимерные соединения

н-з

Л и гносул ьфонаты технические

лет

ОСТ 13-183-83

п/п

Вид добавки

Наименование

добавки

Условное

обозначение

добавки

Стандарты и ТУ на добавки

Черный щелок модифицированный

ЧЩМ

3

Пластифицирующие — воздухововлекающие

Щелочной сток производства капролактама

ЩСПК

ТУ 113-03-488-85

Минудобренийй

СССР

4

Замедляющие

схватывание

Тетраборат натрия (бура)

ТБН

ГОСТ 8429-77

Цементно-песчаный раствор с комплексными противоморозными добавками можно применять при условии, когда к моменту охлаждения раствор приобрел прочность не менее критической, равной 20% от проектной при использовании НН, НН, или АН, 10% — при использовании П, 5% — при ХН + ХК или НН + ХК. При этом рекомендуется использовать бы- стросхватывающие портландцементы, портландцементы с минеральными добавками согласно ГОСТ 10178—85 (табл. V.8.4), а в песке не должно быть частиц льда и смерзшихся комьев размером более 10 мм.

Цементно-песчаный раствор с противоморозными добавками допускается применять, если во время выдерживания до приобретения критической прочности средняя температура смеси с максимально допустимыми дозировками добавок не опускалась ниже:

  • • — 15°С при применении добавок НН, НН, или АН;
  • • —20°С при применении добавок ХН + ХК или НН + ХН;
  • • —25°С при применении добавок П (табл. 8.5, V.8.6).

Таблица 1/8.5

Наименование добавок

Расчетная t твердения бе- тона, °С

Прочность, % от проектной при твердении на морозе за период времени, сут.

7

14

28

90

НН + (С-3) НН + (Н-3)

-5

80

90

100

120

-10

30

40

60

70

-15

20

30

50

60

НН + ЩСПК

-5

60

75

90

ПО

-10

20

30

50

60

-15

15

20

35

40

НН + лет

-5

50

70

90

ПО

-10

20

30

50

60

-15

10

15

30

40

ХК + ХН + (С-3) ХК + ХН + (Н-3)

-5

90

100

100

120

-10

30

50

60

80

Наименование добавок

Расчетная t твердения бе- тона, °С

Прочность, % от проектной при твердении на морозе за период времени, сут.

7

14

28

90

ХК+ НН + (С-3) ХК + НН + (Н-3)

-15

20

35

45

60

20

10

20

30

45

ХК + ХН + ЩСПК ХК+ НН + ЩСПК

-5

50

70

100

120

-10

25

35

500

70

-15

15

25

35

50

-20

5

10

20

ХК + ХН + лет ХК + НН + лет

-5

40

50

80

100

-10

20

30

40

60

-15

15

25

30

40

-20

5

10

20

П + ТБН + лет

-5

65

85

95

105

-10

40

65

75

95

-15

35

60

70

80

-20

25

45

60

70

-25

20

30

50

60

п + чщм

-5

60

80

90

100

-10

40

65

75

95

-15

30

60

70

80

-20

20

40

50

60

-25

10

20

30

40

НН, + (С-3) НН, + (Н-3) АН + (С-3) АН + (Н-3)

-5

60

80

90

100

-10

30

40

50

70

-15

15

30

40

55

НН, + ЩСПК АН + ЩСПК

-5

35

50

75

100

-10

20

30

40

60

-15

10

15

25

35

НН, + лет АН + лет

-5

30

40

60

80

-10

20

30

40

60

-15

10

15

20

30

Таблица V.8.6

Добавка

Количество в расчете на сухое вещество, % от массы цемента, при его расходе, кг/м3

до 300

300-450

С-3

0,4-0,5

0,5-0,7

ЛСТ

0,1-0,15

0,15-0,25

Н-3

0,2—0,4

0,4-0,6

ЩСПК

0,15-0,25

0,25-0,35

Техника безопасности приведена в специальном разделе, ниже — только специфические требования.

Нельзя совместно хранить нитрит и нитрат натрия с другими солями, легковоспламеняющимися веществами (материалы на спиртовой основе).

Кристаллические нитрит и нитрат натрия следует хранить в упакованном виде в закрытых вентилируемых складах, относящихся к категории «В» (около них нельзя пользоваться открытым огнем). Эти вещества ядовиты, поэтому на упаковках должна быть надпись «ЯД».

Добавки С-2, Н-3, ЩСПК, ЩСПК-м, ТБН, ЛСТ, ХН, ХК, П, АН являются неопасными в пожарном отношении.

Добавка ЩСПК умеренно токсична, поэтому при попадании на кожу ее необходимо промыть теплой водой или слабым раствором борной кислоты.

Добавки ХН, ХК, АН, ТБН, ЛСТ не токсичны.

Поташ — соль с сильно выраженными щелочными свойствами, поэтому следует остерегаться попадания растворов поташа на кожу и в глаза.

Перед допуском к работе с добавками необходимо инструктировать рабочих о конкретных свойствах используемых добавок и безопасным правилам работы с ними.

Приложения

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >