Добавки в бетон реферат

Обновлено: 05.05.2024

Применение добавок является наиболее эффективным способом, повышающим качество бетонов, не требующим больших капитальных затрат. Грамотное применение целевых комплексных добавок позволяет решить любые проблемы, связанные с получением бетонов с заданными свойствами. Высокая прочность, низкая проницаемость, повышенная долговечность и морозостойкость могут быть достигнуты с применениемвысокоподвижных бетонных смесей, содержащих современные добавки.
Все добавки можно разделить на шесть групп.

Суперпластификаторы – позволяют повысить подвижность бетонной смеси, или увеличить прочность, плотность и водонепроницаемость бетона, или снизить расход цемента при обеспечении требуемой прочности бетона.

Ускорители набора прочности – увеличивают скорость набора прочности в ранние сроки твердения (1-3суток), повышают марочную прочность бетона.

Добавки, регулирующие сохраняемость подвижности бетонной смеси, – востребованы в жаркое время года или при необходимости длительной перевозки бетонной смеси.

Добавки с противоморозным эффектом – обеспечивают проведение бетонных работ в зимнее время при температурах до минус 15 о С и даже до минус 25 о С.

Модификаторы бетона – бетоны с этими добавкамиимеют класс по прочности до В80 при применении цементов марки 500, отличаются пониженной проницаемостью, морозостойкостью, коррозионной стойкостью и долговечностью, при этом бетонная смесь может иметь высокую подвижность.

Добавки для самоуплотняющихся бетонов – помогают решить проблему бетонирования тонкостенных, густоармированных конструкций.

Комплексные добавки – объединяют в себенесколько видов воздействия на бетонную смесь.

Кроме того, комплексные добавки избавляют производителей бетона от поисков нескольких разных компонентов для получения нужных свойств. Ведь эти компоненты должны еще и мирно «уживаться» в одной смеси, не вступать между собой в какие-то нежелательные реакции.
Большинство добавок, производимых за рубежом, – комплексного действия. Однако, результаты многочисленныхисследований, проведенных специальными лабораториями, показали, как хороша ни была бы добавка, как хорошо она не рекламировалась, как хорошо она себя не зарекомендовала на Западе, это не значит, что и у нас, на наших инертных материалах и цементе, она покажет хорошие результаты. Надо иметь в виду, что там, за рубежом, очень высокое качество цемента и остальных компонентов бетона. Там, в частности,огромное внимание уделяется зерновому составу щебня и даже песка. Например, в Германии фракционированный песок на бетонном производстве разделен на отдельные кучи, и каждый потребитель получает бетон с таким зерновым составом, который он заказывал. Значит, и добавки в таком бетоне будут работать на все 100% .
Опыт производственников показал, что импортные добавки в ряде случаев плохо работают какс отечественными цементами, так и в сочетании с отечественными добавками. Например, некоторые шведские суперпластификаторы несовместимы с теми отечественными, которые обеспечивают морозостойкость бетона. То есть, выбрав одну добавку иностранной фирмы, производственники, как правило, вынуждены использовать и другие добавки того же производителя. А это не выгодно с экономической точки зрения, потомучто есть аналоги отечественного производства, гораздо более дешевые.
В нашей стране номенклатура модификаторов, предложенных к применению, весьма обширна (количество модификаторов, только входящих в перечень строительного каталога СК-4 «Химические добавки для бетонов и строительных растворов», превышает 80 наименований).
Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цементаприменяют различные добавки. Их подразделяют на два вида: химические добавки, вводимые в бетон в небольшом количестве (0,1- 2% от массы цемента) и изменяющие в нужном направлении свойства бетонной смеси и бетона, и тонкомолотые добавки (5-20% и более), использующиеся для экономии цемента, получения плотного бетона при малых расходах цемента и повышения стойкости бетона.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О БЕТОНЕ

Бетоном называют искусственный камень, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси, которая состоит из вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердевания называют бетонной смесью.

Зерна песка и щебня составляют каменную основу бетона. Цементное тесто, образующееся после затворения бетонной смеси водой, обволакивает зерна песка и щебня, заполняет промежутки между ними и играет вначале роль смазки заполнителей, придающей подвижность (текучесть) бетонной смеси, а впоследствии, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень — бетон. Бетон в сочетании со стальной арматурой называют железобетоном.

Бетон как строительный материал применяли еще в глубокой древности. С течением времени использование его в строительстве почти прекратилось, и только с XIX столетия после изобретения новых гидравлических вяжущих, в первую очередь портландцемента, бетон снова стали широко применять для строительства различных инженерных сооружений. Начиная с 60-х годов XIX в., после усовершенствования технологии и повышения марочной прочности цемента, он становится основным вяжущим для бетона и железобетона.

Русские ученые уже с конца XIX в. уделяли большое внимание созданию плотного бетона и правильному расчету его состава. Крупный вклад в науку о бетоне внесли военные инженеры, были изложены результаты исследований зависимости прочности бетона от содержания воды, уплотнения бетонной смеси, крупности песка и щебня или гравия. Заслугой советских ученых является создание способов производства зимних бетонных работ и широкое внедрение их в практику.

Крупные успехи имеются также в создании легкого, кислотоупорного и жароупорного бетонов. Технология легких бетонов, разработанная Н. А. Поповым, в настоящее время получила широкое развитие. Все более широко применяют пенобетон и газобетон, обладающие малыми объемной массой и теплопроводностью.

Получать бетонную смесь и бетон высокого качества можно только при глубоком знании технологии, умении выбирать материалы необходимого качества и устанавливать их оптимальное соотношение, изыскивать режимы приготовления бетонной смеси, методы ее укладки, уплотнения и условий твердения, обеспечивающие получение бетонных конструкций высоких прочности и долговечности.

Бетон — один из важнейших строительных материалов, применяемый во всех областях современного строительства. Разнообразием свойств бетона, получаемых путем использования соответствующего качества вяжущих и каменных материалов и применения специальных методов механической и физико-химической обработки; легкостью механической обработки бетонной смеси, обладающей пластичностью и позволяющей без значительных затрат труда изготовлять самые разнообразные по форме и размерам долговечные строительные конструкции; возможностью полной механизации бетонных работ; экономичностью бетона (80—90% его объема составляют заполнители из местных каменных материалов).

Классифицируют бетоны по следующим главнейшим признакам: объемной массе, виду вяжущего вещества, крупности заполнителя, прочности, морозостойкости и назначению.

Основной считается классификация по объемной массе. Бетон делят на особотяжелый объемной массой более 2500 кг/м 3 , тяжелый-—1800— 2500 кг/м 3 , легкий — 500—1800 кг/м 3 , особолегкий — менее 500 кг/м 3 .

По виду вяжущего вещества различают бетоны цементные, изготовленные на гидравлических вяжущих веществах — портландцементах и его разновидностях; силикатные — на известковых вяжущих в сочетании с силикатными или алюминатпыми компонентами; гипсовые — с применением гипсоангидритовых вяжущих; бетоны на органических вяжущих материалах.

Тяжелый бетон изготовляют на цементе и обычных плотных заполнителях, а легкий — на цементе и естественных или искусственных пористых заполнителях. Разновидностью легкого бетона является ячеистый бетон, представляющий собой затвердевшую смесь вяжущего вещества, воды, тонкоднсперспого кремнеземистого компонента и порообразователя. Этот бетон отличается высокой пористостью (до 80— 90%> при равномерном распределении мелких пор. Силикатные бетоны получают из смеси извести и кварцевого песка с последующим тверде- нием сформованных изделий в автоклаве при давлении 0,9—1,6 МПа и температуре 174,5—200° С.

В зависимости от наибольшей крупности применяемых заполнителей различают бетоны мелкозернистые с заполнителем размером до 10 мм и крупнозернистые с заполнителем размером 10—150 мм.

Важнейшие показатели качества бетона — его прочность и долговечность. По показателям прочности при сжатии бетоны разделяют на марки. Тяжелые бетоны на цементах и обычных плотных заполнителях имеют марки 100—600, особотяжелые бетоны— 100—200, легкие бетоны на пористых заполнителях — 25—300, ячеистые бетоны — 25—200, плотные силикатные бетоны — 100—400 и жаростойкие бетоны—100—400.

Долговечность бетонов оценивают степенью морозостойкости. По этому показателю их разделяют на марки морозостойкости: для тяжелых бетонов Мрз 50 — Мрз 300 и для легких, бетонов Мрз. 10 — Мрз.200.

По назначению бетон бывает следующих видов: обычный — для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (колонны, балки, плиты); гидротехнический — для плотин, шлюзов, облицовки каналов и др.; для зданий и легких перекрытий; для полов, дорожных покрытий и оснований; специального назначения: кислотоупорный, жароупорный, особотяжелый для биологической защиты, который изготовляют на цементе со специальными видами заполнителей высокой плотности.

Бетон должен приобрести проектную прочность к определенному сроку и обладать другими качествами, соответствующими назначению изготовляемой конструкции (водостойкостью, морозостойкостью, плотностью и т. д.). Кроме того, требуется определенная степень подвижности бетонной смеси, которая соответствовала бы принятым способам ее укладки.

Прочность бетона. В конструкциях зданий и сооружений бетон может работать в различных условиях, испытывая сжатие, растяжение, изгиб и др. Тяжелый бетон, применяемый в промышленном, жилищном и гражданском строительстве, оценивают пределом прочности при сжатии и пределом прочности на растяжение при изгибе, являющимися основной характеристикой механических свойств бетона.

Предел прочности бетона при сжатии и растяжении при изгибе вычисляют с точностью до 0,1 МПа как среднее арифметическое пределов прочности трех образцов одной серии. Если наименьший результат испытания одного из трех образцов отличается более чем на 20% от следующего большего показателя, то значение предела прочности устанавливают по двум наибольшим результатам. Отклонения от заданной проектной прочности допускаются только в сторону увеличения, но не более чем на 15%. Излишнее увеличение прочности бетона влечет за собой перерасход цемента и, следовательно, удорожание бетона.

Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, степени уплотнения бетонной смеси и условий твердения. Основные факторы, влияющие на прочность бетона, — активность цемента и водоцементное отношение. Цементы высокой активности дают более прочные бетоны, однако при одной и той же активности цемента можно получить бетон различной прочности в зависимости от изменения количества воды в смеси.

Наряду с приведенными выше факторами (активность и качество цемента, водоцементное отношение и качество заполнителей) на прочность бетона в значительной степени влияют степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Прочность заполнителей не оказывает значительного влияния на прочность бетона до тех пор, пока прочность их больше проектируемой марки бетона. Применение заполнителей с прочностью ниже требуемой марка бетона может значительно снизить прочность бетона. Для повышения прочности бетона в этом случае потребуется увеличение расхода цемента. Шероховатость поверхности заполнителей также оказывает влияние на прочность бетона: бетон, приготовленный на щебне, при прочих равных условиях имеет прочность большую, чем бетон на гравии.

На скорость твердения бетона влияют минералогический состав цемента и начальное количество воды в бетонной смеси. Жесткие бетонные смеси с низким содержанием воды обеспечивают более быстрое твердение бетона, чем подвижные.

Прочность тяжелого бетона при благоприятных температуре и влажности непрерывно повышается. В первые 7—14 суток прочность бетона растет быстро, затем рост прочности к 28 суток замедляется и постепенно затухает. Во влажной теплой среде прочность бетона может нарастать несколько лет.

В ГОСТе на тяжелый бетон, в том числе и на гидротехнический, по морозостойкости установлены пять марок—Мрз 50, Мрз 100,, Мрз 150, Мрз 200 и Мрз 300. Марку бетона по морозостойкости выбирают в зависимости от климатических условий, числа перемен уровня воды на омываемой поверхности бетона или числа смен замораживания и оттаивания за зимний период. Морозостойкими оказываются, как правило, бетоны высокой плотности. Не менее важную роль в морозостойкости бетона играет морозостойкость заполнителей; марка их по морозостойкости должна быть не ниже этого показателя для бетона. Морозостойкие бетоны получают путем применения морозостойких заполнителей, уменьшения водоцементного отношения, применения гидрофобных и гидрофильных пластифицирующих добавок, а также портландцемента высоких марок или глиноземистого цемента, которые при твердении связывают значительное количество воды затворения, образуя более плотный цементный камень.

В процессе твердения происходят объемные изменения - усадка и расширение бетона. Размер усадки бетона на портландцементе зависит от минералогического состава и тонкости помола цемента: усадка возрастает с увеличением топкости помола. Для понижения усадки бетона, особенно при возведении массивных сооружений, следует применять белитовые цементы или цементы более низких марок, избегать жирных бетонных смесей, уменьшать количество воды затворения, применять крупные заполнители из плотных пород рационального зернового состава, а также строго соблюдать влажностной режим твердения бетона.

Бетон в агрессивной среде. Практика эксплуатации водопроводно-канализационных бетонных сооружений показала, что в ряде случаев под влиянием физико-химического действия жидкостей и газов бетон может разрушиться. Коррозия бетона вызывается главным образом разрушением цементного камня. Коррозия бетона возникает в результате проникания агрессивного вещества в его толщу через трещины или поры бетона. Поэтому основные меры предохранения бетона от коррозии — придание ему возможно большей плотности и правильное конструирование элементов сооружений, обеспечивающие равномерную (без образования трещин) деформацию бетона в процессе твердения.

Для предохранения бетона от коррозии следует применять цементы с минимальным выделением гидроокиси кальция и малым содержанием трехкальциевого алюмината. К таким цементам относятся портландцемента с гидравлическими добавками, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, сульфатостойкие цементы. Для устранения пор в поверхностных слоях бетона применяют импрегнирование в бетон цементного раствора, силикатирование, флюатирование

Отношение бетона к действию высоких температур. Огнестойкость бетона зависит не только от вида цемента, но и от природы заполнителей. Если в качестве заполнителей применяют горную породу, в состав которой входит кристаллический кварц, то при температуре около 600° С в бетоне могут появиться трещины вследствие значительного увеличения объема кварца.

При проектировании бетонных конструкций, подвергаемых длительному воздействию высоких температур, необходимо учитывать, что при температуре 150—250°С прочность бетона на портландцементе снижается па 25%. При нагревании бетона выше 500° С и последующем увлажнении он разрушается.

Для строительства конструкций, подвергаемых длительному воздействию высоких температур (свыше 250°С), применяют специальный жароупорный бетон.

Прочный и долговечный бетон из материалов даже высокого качества может быть получен только при тщательном уплотнении бетонной смеси при формировании из нее конструкций. Формовочная способность бетонной смеси определяется двумя показателями — пластичностью и подвижностью. Пластичность характеризует внутреннюю связность смеси, способность ее формоваться, приобретая заданную форму без разрывов и расслаивания на отдельные составляющие.

Подвижность бетонной смеси с максимальной крупностью зерен заполнителя до 70 мм оценивают по осадке под действием собственной массы или при вибрации конуса, отформованного из бетонной смеси

Жесткость бетонных смесей устанавливают при помощи технического вискозиметра.

На подвижность бетонной смеси влияет ряд факторов: вид цемента, содержание воды, содержание цементного теста, крупность заполнителей и форма их зерен, содержание песка.

Бетонные смеси одного и того же состава, но на разных цементах обладают неодинаковой подвижностью. Это объясняется различной водопотребностью цемента: чем она выше, тем меньше подвижность или больше жесткость смеси. Подвижность бетонных смесей на портландцементах с гидравлическими добавками меньше, чем смесей на портландцементе при одном и том же количестве воды, взятой для приготовления смеси. Форма зерен также влияет на подвижность смеси. При округлой форме и гладкой поверхности суммарная поверхность зерен и трение между ними меньше, чем при острогранной форме и шероховатой поверхности, поэтому бетонная смесь с гравием и окатанным песком подвижнее, чем смесь со щебнем и горным песком. Увеличение количества песка сверх оптимального, установленного опытом, уменьшает подвижность бетонной смеси вследствие возрастания суммарной поверхности заполнителей. Наиболее экономичны жесткие бетонные смеси, так как для них требуется меньше цемента, чем для подвижных. Следует выбирать более низкую подвижность смеси, но такую, которая обеспечивает удобную и качественную укладку. При выборе подвижности бетонной смеси учитывают размеры и характер конструкции, густоту армирования и способы укладки смеси.

Правильно организованный контроль качества бетонных работ на всех стадиях технологического процесса изготовления бетонных конструкций — одно из важнейших условий получения прочного и долговечного бетона и снижения стоимости конструкций. Контроль необходим на всех переделах технологического процесса: контролируют качество материалов для бетона, правильность их дозирования, качество перемешивания, укладки, уплотнения, ухода за бетоном, а также определяют прочность затвердевшего бетона испытанием пробных образцов. Прочность и качество бетона в конструкции можно ориентировочно определить и без их разрушения при помощи акустических приборов. Сущность их действия основана на скорости распространения ультразвукового импульса или волны удара в материале и зависит от его плотности и прочности. Прочность бетона в конструкциях без их разрушения можно также установить и механическим способом, например прибором, действие которого основано на зависимости прочности от глубины лунки в бетоне, образованной шариком при его вдавливании, или расстояния отскока маятника от бетона.

Применение бетонов с противоморозными добавками осуществляется при возведении монолитных бетонных и железобетонных сооружений, монолитных частей сборно-монолитных конструкций, замоноличивании стыков сборных конструкций, при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций в условиях полигона при установившейся среднесуточной температуре наружного воздуха и грунта не ниже 5 °С и минимальной суточной температуре ниже 0 °С.
В настоящее время наиболее эффективными и проверенными в производственных условиях противоморозными добавками являются добавки-электролиты: поташ П, НН1, ХК, НК, ННК, ННХК, их комплексы НК+ХН, НК+М, ННХК+М и другие.

Содержание работы

2. Механизм действия противоморозных добавок………………………………..……………..…………7
2.1 Антифризы………………………………………………………………………………………………………………..….7
2.2 Добавки со слабыми антифризовыми свойствами………………………………………………….…9
2.3 Добавки, ускоряющие схватывание бетонной смеси………………………………………………..9

Файлы: 1 файл

Реферат противоморозные добавки.docx

2. Механизм действия противоморозных добавок………………………………..……………..…… ……7

2.2 Добавки со слабыми антифризовыми свойствами…………………………………………………. …9

2.3 Добавки, ускоряющие схватывание бетонной смеси………………………………………………..9

3.2 Добавки зарубежных производителей………………………………………… …………………….…. 12

4. Влияние ПМД на свойства бетонной смеси…………………………………………………………….. …13

4.3 Реологические свойства бетонной смеси………………………………………………………………. ..14

4.4 Микроструктура цементного камня………………………………………………………………… ……. 14

4.6 Поровая структура цементного камня………………………………………………………………… …. 15

Список использованной литературы…………………………………………………… …………………………22

Твердение бетонов и растворов при пониженной температуре происходит медленно, так как замедляется процесс гидратации цемента. Уже при температуре - 3. - 6 °С вода в бетоне замерзает, и процессы гидратации вяжущего и твердения бетона практически прекращаются. При оттаивании, при условии сохранения жидкой фазы, эти процессы возобновляются, и бетон продолжает увеличивать свою прочность. Однако для бетона, замороженного в раннем возрасте, после оттаивания и последующей выдержки характерны рыхлая структура, низкая прочность и морозостойкость. Это объясняется тем, что свежеуложенный бетон содержит много воды, которая при замерзании расширяется, разрыхляет цементный камень и нарушает сцепление заполнителя с цементной матрицей.

Поэтому для обеспечения требуемого набора прочности бетона в зимнее время необходимо создавать такие условия, при которых будут активно протекать процессы твердения вяжущего, т. е. необходимо обеспечивать наличие жидкой фазы. Эту задачу можно решить, например, путем выдерживания забетонированной конструкции при положительной температуре. Такое выдерживание можно осуществлять при обогреве бетона в термоактивной опалубке, использованием разогретых смесей с последующим укрытием поверхности конструкции теплоизоляционными материалами и другими способами.

В тех случаях, когда на строительной площадке по техническим или организационным причинам такие способы не могут быть реализованы, целесообразно в бетон вводить противоморозные добавки — вещества, понижающие температуру замерзания воды и способствующие твердению бетона при отрицательных температурах.

В настоящее время наиболее эффективными и проверенными в производственных условиях противоморозными добавками являются добавки-электролиты: поташ П, НН1, ХК, НК, ННК, ННХК, их комплексы НК+ХН, НК+М, ННХК+М и другие.

Все перечисленные добавки одновременно являются и добавками-ускорителями схватывания и твердения бетонов и растворов, однако их концентрация в «холодных» бетонах значительно (в 2. 3 раза) превышает ту, которая необходима для ускорения процессов твердения бетонов при температуре выше 0 °С.

Высокая потребность в зданиях и сооружениях Промышленного и Гражданского назначения в последние годы в нашей стране, не позволяет прерывать строительство, в том числе в зимнее время, когда низкие температуры окружающей среды являются существенной помехой для интенсивного твердения бетона.
Поэтому, пожалуй, единственным технологически простым и экономически выгодным на сегодняшний день способом зимнего бетонирования является введение в бетонные и растворные смеси противоморозных химических добавок, способствующих нормальному протеканию процессов гидратации цемента.

С учетом областей применения противоморозные добавки можно разделить на две группы:

Добавки, понижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона и принадлежащие к числу либо слабых электролитов, либо замедлителей схватывания и твердения цемента. К ним относятся некоторые сильные электролиты, такие, как нитрит натрия, хлорид натрия, слабые электролиты, например, водные растворы аммиака, неэлектролиты, вещества органического происхождения, например многоатомные спирты и карбамид.
Добавки, совмещающие в себе способность к сильному ускорению процессов схватывания и твердения цементов с хорошими антифризными свойствами. К ним относятся поташ, добавки на основе хлорида кальция – смеси хлорида кальция с хлоридом натрия, нитритом натрия, нитрит-нитратом кальция и многие другие.

Кроме этих основных двух групп противоморозных добавок в отдельных случаях при зимнем бетонировании используют вещества со слабыми антифризными свойствами, но относящиеся к сильным ускорителям схватывания и твердения цемента, одновременно вызывающие сильное тепловыделение на ранней стадии твердения бетонной смеси и бетона.

В зависимости от состава и вида цемента, температуры, состава и дозировки противоморозных добавок последние оказывают различное влияние на физические свойства бетонной смеси. При использовании противоморозных добавок в процессе приготовления бетона существуют факторы, влияющих на выбор добавки:

регулирование сохраняемости модифицированных бетонных смесей при отрицательных температурах;
ускорение процесса гидратации цемента в бетоне;
снижение точки замерзания воды в бетонной смеси;
реологические свойства бетонной смеси;
тепловой эффект гидратации цемента;
коррозионная стойкость бетона по отношению к арматуре;
сульфатостойкость бетона;
щелочная коррозия заполнителя в бетоне;
физико-механические показатели бетона.

Кроме этого, выбор назначения добавки осуществляется в зависимости от вида производимых изделий и составляющих их материалов. [1]

Механизм противоморозного действия добавок

По механизму действия противом орозные добавки в бетоны, твердеющие при температуре ниже 0 °С, разделяются на три группы.

К первой группе относятся антифризы — вещества, понижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона и являющиеся либо слабыми ускорителями, либо слабыми замедлителями схватывания и твердения бетона, то есть практически не влияют на скорость структурообразования. К этой группе относятся ХН, НН, М и другие.

Твердение бетона без последующего обогрева основано на том, что при введении в его состав вышеуказанных добавок при отрицательных температурах сохраняется жидкая фаза. В этом случае минералы портландцемента способны гидратироваться, обеспечивая твердение бетона, но со скоростью несколько меньшей, чем при положительной температуре. Понижение температуры замерзания воды обусловлено тем, что при растворении добавок происходит их химическое взаимодействие с водой. В результате образуются сольваты — более или менее прочные соединения частиц растворенного вещества с молекулами воды (например, ионов Na и NO₂ - при растворении нитрита натрия). Поэтому для превращения воды раствора в лёд необходимо затратить энергию не только на замедление движения молекул воды, но и на разрушение сольватов.

Количество молекул воды, связываемых с каждой частицей растворенного вещества, т. е. состав сольватов, и сила этой связи зависят, главным образом, от электрических свойств частиц, их размеров и сочетаний, а также от содержания частиц в единице объёма воды (от концентрации раствора). При этом, однако, в нем постепенно уменьшается содержание «свободных» молекул воды, способных к взаимодействию с минералами цемента. Вследствие образования сольватов вода в растворах замерзает постепенно, по мере охлаждения.

Представленная на рис.1 диаграмма состояния системы «соль-вода» в зависимости от температуры показывает, что раствору с концентрацией А₁ отвечает температура начала замерзания Т₁. При этом в результате перехода части воды затворения в лёд, концентрация раствора повышается, соответственно понижается температура замерзания раствора (участок кривой ОА_Э). Лишь в точке, отвечающей концентрации А_Э, в твердую фазу выпадут в виде криогидрата оставшиеся вода и соль (эвтектика). Поэтому нижний температурный предел применения добавки ограничен температурой её эвтектической точки.

Рис. 1 - Диаграмма состояния «соль — вода»

Согласно диаграмме состояния системы «соль — вода — лёд» изменение каким-либо образом равновесной концентрации раствора вызовет либо таяние, либо образование льда. Практически все противоморозные добавки применяются в концентрации меньшей равновесной, поэтому при охлаждении бетона ниже температуры замерзания водного раствора введенной добавки в нём начинается льдообразование, которое протекает совместно с формированием собственной структуры бетона. Благодаря этому обстоятельству, а также тому, что в присутствии добавок лёд имеет чешуйчатое строение, в бетоне не происходит заметных деструктивных процессов, отражающихся на его прочности.

Одновременно с этим часть введенных солей переходит в твердую фазу в виде новообразований, понижая концентрацию раствора, а некоторое количество воды — в образующиеся кристаллогидраты, повышая её. Развитие этих противоположных процессов приводит к непрерывному изменению количества льда в бетоне: вначале оно увеличивается, а затем, когда процесс перехода добавки в твердую фазу стабилизируется и в жидкой фазе бетона установится равновесная для данной температуры концентрация добавки, уменьшается.

В образовании структуры бетона, твердеющего на морозе, большую роль играют продукты реакции между введенными электролитами, минералами портландцементного клинкера и гидроксидом кальция. В результате химического взаимодействия добавок с алюминийсодержащими фазами цемента образуются двойные соли типа ГХАК, ГНиАК, ГНАК и другие, а взаимодействие электролитов с Са(ОН)₂ приводит к образованию гидроксисолей разной основности. [3]

2.2 Добавки со слабыми антифризными свойствами

Ко второй группе относятся добавки, обладающие слабыми антифризными свойствами, но являющиеся сильными ускорителями твердения бетона — сульфаты железа, алюминия и некоторых других металлов. На ранней стадии твердения бетонной смеси такие добавки обеспечивают создание достаточно плотной микрокапиллярной структуры цементного камня, что обусловлено протеканием обменных реакций с образованием труднорастворимых соединений. В этом случае твердение бетона при отрицательной температуре объясняется тем, что в микрокапиллярной структуре цементного камня вода не замерзает, обеспечивая тем самым процессы гидратации клинкерных минералов. При этом, чем выше концентрация солевого раствора и чем меньше диаметр капилляров, тем при более низкой температуре в них будет замерзать вода. Кроме того, реакции взаимодействия добавок с продуктами гидратации сопровождаются сильным тепловыделением, что также положительно влияет на процессы твердения бетона.

Процессы льдообразования в бетоне с добавками проходят одновременно со структурообразованием. Причем создание микрокапиллярной структуры бетона на сравнительно раннем этапе его твердения вызывает дополнительное понижение температуры замерзания поровой жидкости в результате понижения давления пара в порах с радиусом менее 10 -7 м за счет кельвиновского эффекта. Однако, в следствии практически полного связывания этих добавок в трудно растворимые соединения, рассчитывать на них как на добавки, понижающие температуру замерзания жидкой фазы в бетонах, нельзя. [3]

2.3 Добавки, ускоряющие схватывание бетонной смеси

К третьей группе относятся такие добавки, которые сильно ускоряют схватывание бетонной смеси и твердение бетона и обладают хорошими антифризными свойствами. К ним относятся: поташ, хлористый кальций, хлорное железо, ННХК, ННХК+М и другие. Растворы таких добавок имеют достаточно низкую эвтектическую температуру, например, поташ: -36,5 °С, хлорид кальция: -55 °С, нитрат кальция: -28,2 °С, нитрит-нитрат кальция: -29,6 °С.

Содержание работы

Файлы: 1 файл

Реферат противоморозные добавки.docx

Примечание. «+» - допускается, «-» - не допускается к применению, «+*» - допускается в сочетании с добавкой замедлителя схватывания.

В ряде случаев агрессивность хлористых солей в отношении арматуры и технологического оборудования можно уменьшить путем применения комплексных добавок, включающих ингибиторы коррозии стали. Например, при одновременном присутствии в растворе нитрит-ионов при соотношении по массе между НН и ХК не менее 1:1 ионы хлора становятся практически не опасными в отношении арматуры. Однако, в целях исключения возможности появления коррозионного процесса, область применения противоморозных добавок существенно ограничивается в преднапряженных конструкциях, где такие процессы могут вызвать катастрофические последствия, связанные с разрывом или потерей преднапряженного состояния арматуры в бетоне.

Нитриты натрия и кальция являются ингибиторами коррозии арматуры, но могут вызвать коррозионное растрескивание термически упрочненной стали, поэтому их применение строго ограничивают в железобетонных изделиях и конструкциях с преднапряженной арматурой. [2]

Высокая потребность в зданиях и сооружениях промышленного и гражданского назначения в последние годы в нашей стране не позволяет прерывать строительство, в том числе в зимнее время, когда низкие температуры окружающей среды являются существенной помехой для интенсивного твердения бетона.
Поэтому, пожалуй, единственным технологически простым и экономически выгодным на сегодняшний день способом зимнего бетонирования является введение в бетонные и растворные смеси противоморозных химических добавок, способствующих нормальному протеканию процессов гидратации цемента.

Содержание работы

Файлы: 1 файл

Реферат противоморозные добавки.docx

Ускорение твердения бетона вызывается, главным образом, тем, что эти добавки повышают растворимость силикатных составляющих цемента и образуют с продуктами его гидратации двойные или основные соли. При взаимодействии добавок с алюминий содержащими фазами цемента также образуются двойные соли типа ГХАК, ГНАК и другие. Кристаллы образующихся солей имеют, как правило, удлиненную форму, благодаря чему они как бы «армируют» цементный камень. Однако, за счет химического связывания добавок (кроме поташа), температура замерзания жидкой фазы бетона постепенно повышается в зависимости от скорости образования перечисленных двойных и основных солей. По мере охлаждения бетона выкристаллизовывается лёд, поэтому концентрация раствора возрастает, что приводит к понижению температуры его замерзания. Этому же способствует уменьшение количества воды за счет гидратации цемента и образования кристаллогидратов. [3]

3. Виды противоморозных добавок

3.1 Российские противоморозные добавки

Ускоряющая противоморозная добавка УПДМ. Сбалансированная по компонентному составу жидкая смесь из отходов производства ацетоуксусного эфира, ацетилацетона и нитрохлорактинида, взятых в соотношении 7:3:1 по объёму. Раствор темно-коричневого цвета. Дозировка уточняется опытным путем в пределах 0,1. ..0,42 л/кг цемента при температуре наружного воздуха от О °С до -25 °С.

Формиат натрия спиртовой ФНС. Отход нефтехимического производства, представляющий 30. ..40 % водный раствор натриевых солей муравьиной и серной кислот. Прозрачная жидкость от соломенного до темно-коричневого цвета. Рекомендуемая дозировка 2. ..6 %, добавка вводится в бетонную смесь с водой затворения.

Асол-К. Продукт из органических и неорганических компонентов: водного раствора поташа, ингибиторов коррозии и модификаторов. Добавка обеспечивает твердение бетона при температуре до -10 °С. При положительных температурах вызывает быстрое схватывание смесей (от 5 до 30 мин).

Гидробетон — С-ЗМ-15. Противоморозная добавка для бетонов и растворов с пластифицирующим действием. Жидкость темно-коричневого цвета 34. ..36 % концентрации. Обеспечивает твердение бетона при температуре до —15 °С.

Гидрозим. Жидкий антифриз для бетонов и растворов в виде раствора 50 % концентрации. Обеспечивает твердение бетона при температуре до —15 °С. Не вызывает коррозии арматуры в бетоне.

Лигнопан-4. Противоморозная добавка для бетона и железобетона с пластифицирующим действием. Водный раствор 40 % концентрации. Обеспечивает твердение бетона при температуре до -18 °С. Дозировка: 2 % при температуре до -5 °С, 3 % до -10 °С, 4 % до -15 °С.

ПОБЕДИТ-Антимороз. Противоморо зная добавка для сухих строительных растворов, относящаяся к ускорителям. Рекомендуемая дозировка - 2. 8 % массы компонентов сухой смеси в зависимости от температуры применения.

Аммиачная вода. Продукт (NH₄OH), представляющий собой аммиачный газ NН₃, растворенный в обычной воде. [1]

3.2 Добавки зарубежных производителей

Бетонсан (Betonsan). Сухая бессолевая противоморозная добавка, относящаяся к ускоряющим модификаторам, для строительных растворов. Обеспечивает твердение бетона при температуре до —10 °С. Дозировка: 1. 2 % массы цемента. Производитель: ЗАО «Компания Конвент ЦЕНТР».

Сементол Б (Cementol В). Противоморозная добавка-антифриз для бетонов и растворов. Обеспечивает твердение бетона при температуре до + 5 °С. Рекомендуется для бетонов на высокомарочном цементе с повышенной экзотермией. Дозировка: 0,2. 0,8 % массы цемента. Производитель: Фирма ТКК (Словения).

Экономически рациональной прот ивоморозной добавкой является аммиачная вода, так как по сравнению с водными раствора поташа и хлорида кальция имеет значительно меньший процент объёмного расширения и поэтому является наименее опасной в отношении возможных деформаций от расширения жидкой фазы с образованием льда.

В зависимости от расчетной минимальной температуры наружного воздуха назначается определенная концентрация раствора аммиачной воды затворения (табл. 1). В отличие от других противоморозных добавок аммиачная вода не только не вызывает коррозии арматуры, но может служить анодным ингибитором стали от коррозии в железобетонных конструкциях, содержащих хлористые соли. Аммиачная вода несколько замедляет сроки схватывания цементов, что позволяет сохранять удобоукладываемость бетонной смеси от 4 до 7 ч. [1]

Таблица 1 - Рекомендуемая концентрация аммиачной воды

Расчетная температура наружного воздуха, °С

Концентрация аммиачной воды затворения, %

4.Влияние противоморозных добавок на свойства бетонной смеси

4.1 Сроки схватывания цемента

Как уже указывалось, такие распространенные противоморозные добавки, как хлорид кальция и комплексные добавки на его основе, а также поташ и некоторые другие сильно сокращают сроки схватывания цемента, что нередко делает их применение затруднительным, особенно при необходимости транспортировать бетонную смесь на сравнительно большие расстояния. Поэтому даже при низкой температуре воздуха их обычно применяют совместно с органическими или неорганическими замедлителями схватывания из числа указанных ранее.
Нитрат кальция, НКМ и ННКМ незначительно ускоряют процессы схватывания бетонной смеси. Нитрит натрия слабо изменяет сроки схватывания цемента, а карбамид замедляет их.

Для бетонных смесей с наиболее популярными противоморозными добавками водоотделение и связанная с ним седиментация твердых частиц нехарактерны. Это объясняется тем, что, за редким исключением, такие добавки — сильные ускорители схватывания цемента. Кроме того, противоморозные добавки, вводимые в сравнительно больших дозировках, повышают вязкость жидкой фазы бетонной смеси; в этом же направлении действует и пониженная температура. Опасность водоотделения возрастает при использовании комплексных добавок, содержащих кроме противоморозных сильные замедлители схватывания и пластифицирующие добавки, а также при работе с нитритом натрия, карбамидом, аммиаком и некоторыми другими веществами, относящимися либо к слабым ускорив телям, либо к замедлителям схватывания бетонной смеси. В этом случае принимают обычные меры по устранению водоотделения: изменяют состав бетонной смеси за счет увеличения количества песка, понижения его модуля крупности, введения высокодисперсных минеральных добавок и т. д.

4.3 Реологические свойства бетонной смеси

Применяемые в качестве противоморозных добавок соли кальция проявляют себя как слабые пластификаторы бетонной смеси, что позволяет при сохранении неизменным значения ее подвижности снизить водоцементное отношение на 3—5 % по отношению к эталону — бетонной смеси без добавок. Аналогично ведут себя и смеси хлорида кальция с нитритом и хлоридом натрия.
Большим пластифицирующим действием характеризуется карбамид; он же повышает подвижность бетонной смеси, если вводится в составе таких комплексных противоморозных добавок, как НКМ, ННКМ и ННХКМ. Поскольку карбамид, кроме того, удлиняет сроки схватывания цемента, его пластифицирующий эффект, в том числе в комплексных добавках, проявляется более четко, чем в добавках — солях кальция, не содержащих карбамида (где повышение подвижности бетонной смеси, ощущаемое сразу после ее приготовления, часто не удается реализовать из-за быстрого загустевания этой смеси).

4.4 Микроструктура цементного камня

Структура цементного камня формируется под влиянием как физических, так и химических факторов. При безобогревном зимнем бетонировании низкая температура оказывает влияние на скорость гидратационного твердения цемента, в результате чего образуются более совершенные (менее дефектные) гидратные фазы независимо от их химического состава. К одному из следствий этого можно отнести повышенную прочность бетона без добавок, твердеющего при температуре от 0 до + 10°С при одинаковой степени гидратации цемента.
К химическим факторам относится указанное ранее влияние противоморозных добавок на гидратацию силикатных и алюминатных составляющих цемента.
В первом приближении принимают, что морфология и габитус гидросиликатов кальция в присутствии противоморозных добавок изменяются несущественно в отличие от того, что Происходит с алюминийсодержащими фазами цемента в результате протекания реакций между ними и теми же добавками. Образующиеся при этих реакциях двойные и основные соли представлены главным образом игольчатыми, хорошо оформленными кристаллами. Скорость их выкристаллизовывания из пересыщенных по отношению к ним растворов выше, чем скорость выделения главной фазы цементного камня — гидросиликатов кальция. Вследствие этого двойные и основные соли способны формировать первичный структурный каркас и выполнять функции микроармирования гидросиликатной матрицы цементного камня.

4.5 Ползучесть бетона

Присутствие противоморозных добавок несущественно влияет на ползучесть бетона по сравнению, например, с действием таких же по составу добавок-ускорителей, а при использовании совместно с добавками других классов наблюдаются те же закономерности, которые были уже отмечены ранее при рассмотрении деформаций усадки бетонов с этими же комплексными добавками.

4.6 Поровая структура цементного камня

Введение большинства противоморозных добавок положительно влияет на поровую структуру цементного камня.

4.7 Непроницаемость бетона

Смещение кривой распределения пор цементного камня в присутствии противоморозных добавок на основе солей кальция в область микрокапилляров и пор геля, повышение при этом влагоемкости и улучшение качества зоны контакта цементного камня с заполнителем обеспечивают большую непроницаемость бетона.
Значение непроницаемости, оцениваемое методом продавливания воды, возрастает в среднем на 0,2 МПа, а в присутствии пластифицирующих добавок — в еще большей степени. Нитрит натрия уступает в этом отношении перечисленным добавкам, хотя тоже способствует некоторому повышению непроницаемости бетона. Поташ, ухудшая поровую структуру цементного камня, повышает проницаемость бетона, однако при его сочетании с пластифицирующими добавками,используемыми для снижения водоцементного отношения бетонной смеси и замедляющими сроки схватывания, обычно указанное негативное влияние в достаточной степени компенсируется. [3]

5. Области применения противоморозных добавок

Противоморозные добавки допускаются к применению в тяжелых и легких бетонах (класса В10 и выше). Ориентировочный расход противоморозных добавок в зависимости от расчетной температуры твердения бетона представлен в табл. 2.

Читайте также: