Добавки к бетону используются для улучшения поведения бетона в различных условиях. Добавки к бетону снижают стоимость строительства, изменяют свойства затвердевшего бетона, обеспечивают качество бетона во время смешивания / транспортировки / укладки / отверждения и устраняют некоторые аварийные ситуации во время бетонных работ. Существует две основные классификации добавок, используемых в бетоне – минеральные и химические.
В этой статье мы проанализируем как минеральные, так и химические добавки.
Каковы преимущества минеральных добавок в бетоне?
- Минеральные добавки вступают в химическую реакцию с более слабым гидроксидом кальция, выделяющимся при гидратации цемента, образуя более сильные гидраты силиката кальция
- Это улучшает структуру пор, снижает проницаемость и повышает долговечность бетонных конструкций
- Минеральные добавки снижают теплоту гидратации бетона
К минеральным добавкам, разрешенным к использованию в соответствии с IS: 456: 2000, относятся;
- Зола-унос (IS 3812)
- Молотый гранулированный доменный шлак (IS 12089)
- Пары кремнезема (IS 15388)
- Зола из рисовой шелухи
- Метакаолин
Каковы допустимые пределы замены примесей золы-уноса, шлака, метакаолина и диоксида кремния в бетоне?
Допустимыми пределами замены являются-
- Содержание золы-уноса должно составлять не менее 15% и не более 35% от массы цемента (согласно таблице 5 ИС: 456: 2000 и поправке 3 к ИС: 1489 – часть I)
- Содержание шлака должно составлять не менее 25% и не более 70% от массы цемента (согласно таблице 5 ИС: 456:2000 и поправке 4 к ИС: 455).
- Метакаолин и диоксид кремния обычно используются в пропорции от 5 до 10% от содержания цемента в смеси
Каковы преимущества метакаолина и паров кремнезема в бетонных смесях?
Преимущества заключаются в следующем-
- Метакаолин и диоксид кремния могут рассматриваться в качестве альтернативного материала для замены цемента в бетонных смесях, требования к прочности которых превышают 60 МПа и где существует ограничение в использовании содержания цемента (OPC) выше 450 кг/куб.м
- Средний размер паров метакаолина и кремнезема составляет около 0,1 микрона, что в несколько раз меньше, чем частиц цемента. Это обеспечивает лучшую упаковку частиц или микрополуплотнение между частицами цемента
- Таким образом, улучшается переходная зона (тонкий слой между гидратированной цементной массой и заполнителем) благодаря физическому эффекту заполнения, а также химическому воздействию испарений кремнезема, превращающих слабый гидроксид кальция в более сильный гидрат силиката кальция
- Это приводит к повышению проницаемости и прочностных характеристик бетона
- Метакаолин дешевле микрокремнезема и требует меньшего количества химических добавок для получения такой же обрабатываемости
- Метакаолин продается компанией 20 Microns limited, а микрокремнезем — Elkem & Corniche в Индии.
Какие существуют различные классы химических добавок?
Ниже приведены различные классы;
- Восстанавливающие влагу (снижают потребность в воде на 5-10%)
- Суперпластификаторы (снижают потребность в воде на 12-30%)
- Гиперпластификаторы (снижают потребность в воде на 25-40%)
- Замедление (замедляет скорость схватывания бетона в жаркую погоду)
- Ускорение (увеличение скорости раннего развития прочности)
- Улавливание воздуха (повышенная когезионная способность бетона)
- Модифицирование вязкости (делает воду гуще и уменьшает сегрегацию)
- Ингибирующие коррозию (замедляют коррозию арматуры)
- Снижение усадки (контроль усадки при высыхании и растрескивании)
Какова цель использования высокоэффективных водорастворимых добавок / суперпластификаторов в бетонных смесях?
Цели заключаются в следующем-
- Повышает обрабатываемость / прокачиваемость без увеличения содержания воды и водоцементного соотношения
- Улучшает сцепление и уменьшает расслоение и растекание
- Улучшает задержку схватывания, поскольку обычно используются суперпластификаторы типа G (согласно ASTM)
Обрабатываемость бетона улучшается благодаря использованию суперпластификаторов в добавках для бетона
- Длинные молекулы суперпластификатора обволакивают частицы цемента и придают им сильно отрицательный заряд, который отталкивает частицы цемента
- Это приводит к дефлокуляции и диспергированию частиц цемента
- В результате дефлокуляции высвобождается вода, удерживаемая между частицами цемента, что улучшает обрабатываемость
Как рассчитывается дозировка суперпластификатора в бетонных смесях?
Процесс заключается в-
- Дозировка суперпластификатора рассчитывается в процентах (%) от массы или объема цемента.
- Очень важно подобрать оптимальную дозировку суперпластификатора
- Дозировка, превышающая оптимальную, может нанести вред и вызвать расслоение, кровотечение или чрезмерную задержку схватывания, что может нанести вред бетону
Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при использовании суперпластификаторов в бетонных смесях?
Принятые меры предосторожности заключаются в следующем.
- Все суперпластификаторы должны быть надлежащим образом протестированы на их желаемые эксплуатационные характеристики в полном объеме перед использованием в любых крупномасштабных строительных работах
- Важно готовить пробные смеси с использованием суперпластификатора с теми же бетонными материалами, которые предлагается использовать на стройплощадке, включая марку, сорт и тип цемента
- Никогда не используйте суперпластификатор из контейнера без маркировки
- Суперпластификатор не должен содержать хлоридов и сульфатов
- Если суперпластификатор будет использоваться по истечении определенного времени, важно перемешать содержимое контейнера перед его использованием. Срок годности суперпластификатора может варьироваться от 6 месяцев до 1 года в зависимости от производителя, но хранить его следует в оригинальной упаковке и в защищенном от солнечного света местею.
Какая наиболее часто используемая ускоряющая добавка и какие меры предосторожности необходимы при ее использовании?
Необходимо соблюдать следующие меры предосторожности-
- Хлорид кальция. Его не следует использовать в количествах, превышающих 2%, предпочтительно 1% от массы вяжущих материалов, и только в виде раствора
- Для минимизации коррозии хлорид кальция не следует использовать в железобетоне, усиленном сталью, или там, где в бетоне имеется алюминиевый трубопровод
- нехлоридные ускоряющие добавки доступны, и их следует использовать в железобетоне, усиленном сталью
Для чего используются воздухововлекающие добавки?
Причинами являются-
- Воздухововлекающие добавки улучшают сцепление бетона и строительного раствора
- Обычно их дозируют из расчета 50-150 мл на мешок цемента
- Они используются при производстве перекачиваемого бетона / строительного раствора и бетонировании тонких / высоких секций. Они также используются при горизонтальном прокладывании каналов и дорожных бордюров.
- Превышение дозировки приведет к потере прочности (5% на каждые 1% дополнительного воздуха)
Почему используются добавки, модифицирующие вязкость?
Указанными причинами являются-
- Добавки, модифицирующие вязкость, улучшают когезионную способность бетона
- Обычно их дозируют из расчета 50-100 мл на мешок цемента
- Они используются в самоуплотняющемся бетоне при содержании цемента менее 400 кг на кубометр бетона. Содержание цемента включает минеральные добавки
Краткие сведения
Наиболее распространенными минеральными добавками, используемыми в бетоне, являются зола-унос, шлак, метакаолин и пары кремнезема. Добавление минеральных добавок снижает проницаемость и повышает долговечность бетонных конструкций. Кроме того, значительно снижается теплота гидратации бетона за счет добавления минеральных добавок. Использование высокоэффективных водорастворимых добавок / суперпластификаторов повышает обрабатываемость / прокачиваемость бетонных смесей без увеличения содержания воды и водоцементного соотношения. Добавление суперпластификатора также улучшает сцепление и уменьшает расслоение и растекание.