Добавки в пенобетон

Современные качественные бетоны просто немыслимы без модифицирующих добавок. Особенно это касаемо бетонов специальных, к которым смело можно причислить и пенобетоны. Степень успешности его производства всецело зависит, как от номенклатуры применяемых химических добавок-модификаторов, так и, в ещё большей степени, от правильного понимания механизма их действия.
     Если проводить аналогии, то хим. добавки в технологии бетонов это как специи в кулинарии. Маленькая щепотка способна полностью преобразить вкус блюда, причем с диаметрально противоположным результатом. Всё зависит от мастерства кулинара.
    Продолжая аналогии можно с абсолютной уверенностью утверждать, что заморские бетонные снадобья ничуть не лучше и не хуже отечественных растут то на одной грядке, — ещё Менделеев её окучил. И вкус имеют абсолютно одинаковый, только названия разные. На манипулировании именно степенью красивости и завлекательности названия построен весь мировой бизнес продаж хим. добавок для бетонов. А степень соответствия их декларируемой эффективности фактической, всецело зависит от уровня раскрученности брэнда фирмы-производителя, степени бесстыдства рекламного сопровождения и уровня его финансового обеспечения.
  Чтобы разобраться в сути проблемы, хотя бы на начальном уровне, требуются некоторые интеллектуальные усилия. Они с лихвой окупятся при первом же их практическом применении. Учитывая, что данная тема достаточно сложна для непрофессионального восприятия ( — А кто говорил, что делать качественный пенобетон просто?) постараемся её изложить в максимально доходчивой интерпретации. Порой это становилось возможным только путём умышленного упрощения сути явлений, либо столь же умышленного ограничения объёма повествования
    Имеющиеся в настоящее время добавки разнообразны по своему составу и свойствам и применяются с целью регулирования качества бетонных смесей и придания бетонам специальных свойств.
Добавки в бетонных смесях и растворах могут давать один эффект или несколько. Они могут повышать удобоукладываемость и формируемость бетонной смеси, а также однородность бетона, снижать расход цемента (до 10-15%), повышать прочность бетона (~ до 25%), изменять сроки схватывания и ускорять или замедлять твердение, обеспечивать твердение при отрицательных температурах, повышать плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, коррозионную стойкость и улучшать защитные свойства бетона.

Добавки к бетонам и растворам подразделяются по основному эффекту действия на регулирующие и модифицирующие.


Регулирующие добавки к бетонам дают возможность:
• изменять реологические свойства бетонных смесей посредством пластифицирующего эффекта (улучшение удобоукладываемости, повышение плотности), стабилизирующего (предупреждения расслоения) и водоудерживающего (уменьшение водоотделения) эффектов;
• изменять процессы схватывания бетонных смесей и твердения бетонов путем замедления или ускорения реакции взаимодействия системы «цемент — вода», а также обеспечивать твердение при отрицательных температурах (противоморозный эффект);
• изменять степень пористости бетонной смеси и бетона, используя эффекты воздухововлечения, газообразования, пенообразования, уплотнения.

    Модифицирующие добавки к бетонам улучшают общие или придают специальные свойства бетону: морозостойкость, водонепроницаемость, коррозионную стойкость, радиационную непроницаемость, жаростойкость и др.

Ниже рассматриваются эффекты действия регулирующих добавок к бетонам.

Пластифицирующий эффект добавок к бетонам
    Приводит к разжижению свежеприготовленной бетонной или растворной смеси и определяется комплексом процессов. Основным из них является «смазывающее» действие поверхностно-активных веществ пластифицирующей добавки, покрывающих микронеровности твердой фазы, разделение слипшихся частиц цемента (пептизация) и освобождение воды, захваченной частицами цемента. Это происходит за счет электростатического эффекта — отталкивания одноименно заряженных молекул пластификатора, адсорбированных цементной системой, что приводит, в свою очередь, к замедлению начала образования кристаллогидратной структуры цементного камня.
    Суперпластификаторы замедляют процесс твердения цемента только на ранней стадии, в дальнейшем с ростом продуктов гидратации наблюдается резкое падение подвижности системы.
    В настоящее время разработаны суперпластификаторы нового типа, имеющие боковые гидрофобные полиэфирные цепи, благодаря которым обеспечивается стерический эффект. Сочетание стерического и электростатического эффекта позволяет не только повысить подвижность растворов в ранние сроки, но и сохранить ее более длительное время. К подобным суперпластификаторам относятся пластификаторы серии Melflex (Германия). Их использование позволяет снизить расход воды на 20-35%, что дает возможность изготавливать бетонные и растворные смеси требуемой удобоукладываемости при очень малых водоцементных отношениях (в/ц = 0,2 — 0,3), получать бетоны высокой прочности или применять литые бетонные смеси без вибрационной укладки.

Ускоряющим эффектом обладает целая группа добавок.
По характеру своего действия на цементную систему они подразделяются на добавки:
• электролиты, повышающие растворимость цемента и продуктов его гидратации — это хлориды кальция и натрия;
• реагирующие с цементом и образующие труднорастворимые и малодиссоциирующие соединения, которые уплотняют структуру цементного камня — это нитраты и нитриты кальция, поташ и др.;
• образующие центры кристаллизации (кристаллические затравки) — это гидросульфаталюминат кальция.

Гидрофобизирующие добавки к бетонам.
    При взаимодействии их с цементом образуются микропузырьки газа, которые насыщают бетонную смесь и создают в бетоне замкнутую пористость. При этом снижается средняя плотность бетона, повышается его морозостойкость и водонепроницаемость.

Противоморозные добавки к бетонам.
    Твердение бетона замедляется с понижением температуры и прекращается при замерзании жидкой фазы. Чтобы обеспечить твердение бетона в зимних условиях, необходимо предотвратить замерзание его жидкой фазы. Это может быть достигнуто, если сохранить положительную температуру бетона в период твердения до набора им определенной прочности или искусственно понизить температуру замерзания жидкой фазы, затворяя бетонную или растворную смесь не водой, а растворами некоторых химических соединений определенной концентрации. Температура замерзания воды понижается с увеличением концентрации этих химических соединений, а также зависит от сочетания присутствующих в воде ионов и максимальной растворимости соли
 
    Химические добавки к бетонам, позволяющие работать при низких температурах, не изменяют свойства бетонных смесей и изделий и, как правило, при положительных температурах ускоряют процессы схватывания. При взаимодействии их с цементом образуются труднорастворимые и малодиссациирующие соединения, уплотняющие структуру цементного камня. Но процессы эти протекают медленно из-за низких температур.
    Следует отметить, что противоморозные добавки не лишены недостатков. Так, NaCI, KCI могут вызывать коррозию, нитрит натрия ядовит, огне- и взрывоопасен, а поташ вызывает быстрое схватывание бетона и коррозию его при использовании некоторых кислых заполнителей. Использование этих добавок может приводить к появлению высолов.
     Важно выбрать оптимальное количество противоморозной добавки к бетонам, так как при недостаточном ее количестве может произойти преждевременное замерзание бетона.
    Замораживание бетона в раннем возрасте разрушает структуру, а после набора критической прочности временно замедляется или прекращается процесс твердения.
     Нарастание прочности бетона и раствора с противоморозными добавками при температуре твердения от -5 до -15°С должно составлять от проектной марки:
• через 7 суток от 10 до 30%,
• через 28 дней — 35 — 60%,
• через 90 дней — 50 — 90%.
С наступлением положительных температур наружного воздуха происходит нарастание прочности бетона и раствора.

   Для получения нескольких эффектов, например пластифицирования и ускорения или замедления схватывания, или возможности работать при отрицательных температурах с приданием смесям пластификации, необходимо использовать две и более добавки, что усложняет технологический процесс и приводит к увеличению затрат на производство изделий или выполнение работ.