Суперпластификаторы

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                   2

1. Общая классификация и характеристика химических добавок        2
1. Общая характеристика химических добавок                               2
2. Классификация химических добавок                                           3
2. Суперпластификаторы                                                                       3
1. Классификация суперпластификаторов                                        7
2. Механизм действия суперпластификаторов                                 10
3. Основные виды суперпластификаторов                                            13

Заключение                                                                                         21

Список литературы                                                                              22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Задача повышения эффективности  и качества бетона и железобетона была и остается весьма актуальной и в полной мере не может быть успешно решена без использования  в технологии бетона химических

добавок.

Химические добавки, являясь  одним из самых простых и доступных  технологических приемов совершенствования  свойств бетона, позволяют существенно  снизить уровень затрат на единицу  продукции, повысить качество и эффективность  большой номенклатуры железобетонных конструкций, увеличить срок службы как конструкций, так и зданий и сооружений в целом. Поэтому применение химических добавок в технологии бетона в мировой практике уделяется огромное внимание.

1.ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ  И ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКИХ  ДОБАВОК

1.1. Общая характеристика химических добавок

Под добавками для бетонов  и строительных растворов в соответствии с ГОСТ 24211-2003 понимаются различные  продукты, вводимые

в бетонные и растворные смеси с целью улучшения их технологических

свойств, повышения строительно-технических  свойств бетонов и растворов  и придания им новых свойств.

Добавки представляют собой  химические вещества (реагенты)

как органического, так и  неорганического строения, сложного или простого состава. Они вводятся в состав бетона, как правило, с  водой затворения и могут иметь  жидкое, твердое или пастообразное  состояние.

В ряде случаев в качестве добавок для бетонов используют химические продукты с постоянным нормируемым  соответствующими нормативными документами (стандартами) составом. Это могут  быть соли,

кислоты, щелочи и другие продукты химического производства.

Назначение добавок весьма разнообразно. Их количество, нашедшее

применение в производстве раствора, бетона и железобетонных конструкций, составляет более 300 наименований. В стадии исследования и промышленного  испытания находятся около 1000 наименований добавок.

Столь широкая номенклатура химических добавок для раствора и

бетона обусловлена в  большинстве случаев стремлением  использовать

для улучшения свойств  бетона, снижения расхода цемента  или уменьшения энергетических затрат при производстве железобетона, различных  отходов и попутных продуктов  многих отраслей промышленности. С другой стороны, необходимость поиска все новых добавок обуславливается избирательным характером их модифицирующего эффекта, который зависит не только от химического состава добавок, но и от химического и минералогического состава цемента, тонкости его помола, наличия и количества щелочей в составе цемента.

1.2 Классификация  химических добавок

Проблема использования  добавок для модификации бетонов  является многоплановой. В мировой  практике в настоящее время нет  единой классификации добавок к  цементам и бетонам. В разных странах

разработаны свои классификационные  схемы. В основе этих схем лежит стремление авторов облегчить правильный выбор  добавок для бетонов или растворов  в соответствии с их назначением.

В нашей стране в соответствии с ГОСТ 24211-2003 наиболее изученные  и широко применяемые добавки, применяемые  для модифицирования свойств  бетонов и растворов в зависимости  от основного эффекта действия подразделяют, на три группы:

Первая  группа, это добавки регулирующие свойства готовых к

употреблению бетонных и  растворных смесей. К ним относятся: пластифицирующие – водоредуцирующие (суперпластифицирующие,

сильнопластифицирующие, пластифицирующие); стабилизирующие;

регулирующие сохраняемость  подвижности; поризующие (воздухововлекающие, пенообразующие, газообразующие).

Вторая  группа объединяет добавки изменяющие свойства бетонов и растворов: регулирующие кинетику твердения (ускорители, замедлители), повышающие прочность; снижающие проницаемость; повышающие защитные свойства по отношению к стальной арматуре; повышающие морозостойкость; повышающие коррозионную стойкость

(повышающие сульфатостойкость, повышающие стойкость против коррозии, вызванной реакцией кремнезема заполнителей со щелочами цемента и добавок); регулирующие процессы усадки и расширения.

К третьей  группе относят добавки придающие бетонам и растворам специальные свойства: противоморозные; гидрофобизирующие;

биоцидные; повышающие стойкость к высолообразованию.

Таблица 1 Классификация химических добавок

Виды добавок	Указатели основного эффекта действия добавок	Критерий Эффекти- вности	Возможные дополнительные эффекты действия добавок
I. Добавки, регулирующие  свойства готовых к употреблению бетонных и  растворных смесей
1.1 Пластифи- цирующие –водоредуци- рующие	Увеличение подвижности бетонной смеси от П1 (ОК=2+4 см) или  растворной смеси от Пк1 (Пк=2-4см) при снижении прочности бетона (раст-вора) во все сроки твердения не более  чем на 5%		При пластифи- кации	При водореду-цировании
1.1.1 Супер- пластифици- рующие		От П1 доП5 От Пк1 доПк4	Замедление схватывания смесей и твер- дения бетонов и растворов; повышение деформаций усадки и пол- зучести	Повышение прочности, снижение проницаемости; снижение деформаций усадки и ползучести бетонов
1.1.2. Сильно- пластифици- рующие		От П1 доП4 От Пк1 до Пк3
1.1.3. Пласти- фицирующие		От П 1 до ПЗ От Пк1 доПк2
1.2. Стабили- зирующие	Снижение раствороотделения и водоотделения тяжелой бетонной смеем с маркой по удобоукладывамости П5, растворной смеси – П4, лег- кобетонной смеси – П3	В 2 раза и более	Увеличение подвижности сме- сей; замедление нарастания прочности бетона
1.3. Регули- рующие со- храняемость, подвижности	Увеличение или снижение времени сохраняемости под- вижности смеси	В 1,5 раза и более	Изменение кинетики тепло- выделения и кинетики нарас- тания прочности бетона; об- разование высолов
l.4. Поризую- щие	Обеспечение увеличения объема воздуха (газа) в тяжелых, мелкозернистых, легких конструкционных  бетонных и растворных смесях	На 1,5-5%	Повышение подвижности; снижение растворо- и водоотделения смесей; повышение  морозостойкости; снижение прочности; изменение водопоглощения и водонепроницаемости, снижение плотности бетонов  и растворов
1.4.l Воздухововлекающие  и газообразующие
1.4.2. Возду- хоповлекающие, газо- и пенообразую- щие	Обеспечение в легких конст- рукционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных смесях содержания объема воздуха, (газа)	От 6% до 30%
1.4.3. Воздухоповлекаю- щие, газо- и пенообразующие	Обеспечение в ячеистых смесях содержания объем воздуха (газа)	От 15% до 90%
2. Добавки, изменяющие  свойства бетонов и растворов
2.1 Регулирующие кинетику твердения
2.1.1. Ускорители	Увеличение прочности в возрасте 1 сут.: нормального твердения после тепловой обработки при снижении прочности бетона (раствора) в возрасте 28 сут. не более чем на 5%	На 50% и более На 30% и более	Образование высолов; повышение электропроводности смесей, бетонов, растворов
2.1.2. Замедлители	Снижение прочности в возрасте 3 сут. при снижении прочности бетона (раствора) в возрасте 28 сут. не более чем на 5%	На 30% и более	Снижение скорости тепло- выделения
2.2. Повышающие прочность	Увеличение прочности в проектном возрасте	На 20% и более	Снижение проницаемости бето- на и раствора
2.3. Снижающие проницаемость	Увеличение марки по водонепроницаемости	На 2 марки и более	Повышение стойкости бетона к воздействию агрессивных сред
2.4. Повышающие защитные свой- ства по отношению к стальной арматуре	Повышение пассивирующего действия бетона по отношению к  стальной арматуре	Обеспечение значения плотности тока пасси-вации стали не менее 10 мА/см2 и потенциала пассивации стали не менее минус 450mV	Увеличение подвижности смеси; снижение проницаемости бетона; увеличение электропроводности бетона и раствора
2.5 Повышающие морозостойкость	Повышение стойкости в условиях многократного переменного замораживания  и оттаивания	Повышение марки по морозостойкости на 2 ступени и более	Изменение реологических характеристик  смеси; изменение прочности, проницаемости бетонов и растворов
2.6. Повышающие коррозионную  стойкость
2.6.1. Сульфатостойкость	Повышение стойкости условиях сульфатной коррозии	По ГОСТ 27677
2.6.2. Стойкость против коррозии, вызванной реакцией кремнезема заполнителей со щелочами цемента и добавок	Снижение деформаций расширения	По ГОСТ 8269.0
2.7. Регулирующие процессы усадки и расширения	Снижение деформаций усадки и обеспечение  деформаций расширения	Деформации расширения не менее 0,2%	Повышение водонепроницаемости, прочности, трещиностойкости бетонов и растворов
3. Добавки, придающие  бетонам и растворам специальные  свойства
3.1. Противоморозные	Обеспечение твердения при Отрицательных температурах	Набор прочности при отрицательной температуре в возрасте 28 сут. не менее 30% контрольного состава нормального хранения	Образование высолов; снижение времени сохраняемости удобоукладываемости смесей
3.2. Гидрофобизирующие	Снижение водопоглощения	В 2 раза и более	Замедление скорости схватывания  и твердения; снижение прочности и тепловыделения; повышение морозостойкости и коррозионной стойкости бетонов и растворов
3.3. Биоцидные	Наличие биоцидности (бактерицидности  и фунгицидности)	Отсутствие биокоррозии	Изменение реологических характеристик  смесей; изменение прочности, проницаемости бетонов и растворов
3.4. Повышающие стойкость к высолообразованию	Предотвращение образования высолов	Отсутствие высолов

 

2. Суперпластификаторы.

2.1. Классификация суперпластификаторов

В соответствии с классификацией добавок по ГОСТ 24211-2003

суперпластификаторы (СП) относятся  к добавкам, регулирующим свойства бетонных смесей, а в группе пластифицирующих добавок занимают первое место. Это  обусловлено чрезвычайно высоким  эффектом разжижения бетонной смеси без снижения прочности бетона во все сроки испытания.

СП появились в начале 70-х годов в результате исследований японских и немецких ученых. Основная идея создания таких добавок

состояла в том, чтобы  получить бетонные смеси, которые можно  было бы укладывать в формы, совсем не применяя механических воздействий, либо применяя их при резком снижении уровня интенсивности таких воздействий.

Суперпластификаторами в  настоящее время принято называть

специально синтезируемые  органические соединения, применение которых в оптимальных дозировках позволяет получать из малоподвижных бетонных смесей (Ок = 2–4 см) литые или высокоподвижные смеси (Ок = 18–24 см) без снижения прочности бетона во все сроки твердения по сравнению с исходным составом без добавки.

По своему химическому  составу все суперпластификаторы (СП)

можно условно разделить  на четыре группы:

– к первой группе относят СП на основе сульфированной меламиноформальдегидной смолы

– ко второй группе относят добавки на основе продуктов поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида;

– третья группа объединяет продукты поликонденсации оксикарбоновых кислот;

– в четвертую группу включены модифицированные лигносульфонаты.

 

Таблица 2 Основные виды суперпластификаторов

для приготовления бетонных смесей

 

Наименование	Условное обозначение	Дозировка,% от массы цемента
Сульфированные меламиноформальдегидные  смолы	10-03 МФ-АР С-3 MELMENT	0,3-0,9 0,3-0,9 0,4-1,0 1,0-2,5
Сульфированные нафталин формальдегидные смолы	Полипласт СП-1 Полипласт СП-3 Полипласт СП-1ВП STAHEMENT N STAHEMENT NN 30-03 40-03 МЛС	0,4-0,8 0,4-0,8 0,4-0,8 0,4-1,0 0,4-0,8 0,4-0,8 0,4-0,8
Модифицированные лигносульфонаты	МЛС МТС-1 НИЛ-20 ХДСК-1 МЛС КОД-С BETOFLUID STACHEPLAST	0,4-0,9 0,3-0,6 0,4-0,6 0,1-0,5 0,3-0,35 0,2-0,3 0,3-0,5 0,3-0,5

 

Подавляющее число СП в  мировой практике производится на основе сульфированных меламино- или нафталиноформальдегидных смол. Из них наибольшую известность получили добавки "МЕЛМЕНТ

L-10" (Германия), "МАИТИ", «МИДХУ" (Япония), "ВИСКОИМЕНТ"

(Германия) и ряд других. Из отечественных СП первыми  получили известность добавки  10-03, 40-03, 50-03, С-3, С-4 (ДОФЕН), разжижитель

СМФ, МФ-АР и ряд других.

По механизму действия и технической эффективности  добавки

СП на основе меламина (МФ) и нафталина (НФ) довольно близки. Основное отличие их заключается в продолжительности  сохранения пластифицирующего эффекта, стоимости и доступности исходного  сырья.

Пластифицирующий эффект добавок СП обусловлен их принадлежностью  к категории поверхностно-активных веществ, что приводит к образованию на поверхностях частиц цемента и тонкодисперсной фракции заполнителей мономолекулярных адсорбционных оболочек, снижающих внутреннее трение в бетонной смеси. Кроме того, наблюдается и пептизирующее действие добавки, противодействующее образованию флоккул из цементных частиц в процессе гидратации. Явление пептизации цементных частиц приводит в свою очередь к увеличению удельной поверхности частиц и оказывает положительное влияние на интенсивность процессов гидратации и структурообразования цементного камня. Продолжительность пластифицирующего эффекта зависит от многих факторов.

Добавки СП оказывает влияние  практически на все важные

строительно-технические  свойства бетонов. К ним относятся  значительное повышение водонепроницаемости  и морозостойкости бетонов с

добавкой при равной подвижности  исходных смесей, как при нормальных условиях твердения, так и после  пропаривания. Повышается морозостойкость  и водонепроницаемость модифицированных бетонов, снижется их усадка и ползучесть.

Наряду с перечисленными выше положительными свойствами,

многие СП обладают целым  рядом существенных недостатков, ограничивающих в отдельных случаях их более  широкое использование. Это, прежде всего их высокая стоимость, дефицитность и ограниченная

сырьевая база. Кроме того, многие эффективные СП имеют срок пластифицирующего действия в пределах 30–40 минут, что затрудняет их

использование, особенно в монолитном бетоне. Как правило, СП вводятся в бетонную смесь в количествах 0,5-1,0% от массы цемента, что при их сравнительно высокой стоимости увеличивает себестоимость конечной продукции.

2.2. Механизм действия  суперпластификаторов

Механизм  действия суперпластификаторов сегодня до конца

еще не ясен, но, тем не менее, можно считать установленными следующие факты:

• молекулы суперпластификатора снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз "жидкость- твердое тело", в то время как большинство ПАВ снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз "газ- жидкость". Этим обстоятельством как раз и обусловлено