1.Введение.
Опыт применения добавок в бетон показывает, что во многих практически важных случаях наиболее перспективными являются комплексные добавки. Основные преимущества многокомпонентных добавок в общем случае выражаются в том, что монодобавки часто наряду с положительным оказывают и отрицательное влияние на свойства бетонов и растворов, что снижает их эффективность. Например, применение средне- и слабопластифицирующих добавок позволяет значительно повысить подвижность бетонных и растворных смесей, однако, в то же время, они могут вызвать недопустимое снижение прочности бетона или раствора. С помощью различных монодобавок можно существенно понизить температуру замерзания воды в бетонных смесях, но отдельные из них ускоряют схватывание цементного теста и вызывают коррозию стали. Поэтому для повышения эффективности применения однокомпонентных добавок различного назначения требуется введение в состав бетона таких комплексов, которые могли бы локализовать отрицательное действие монодобавок или усилить желаемый эффект, а при необходимости придать бетону или раствору новые свойства.
Преимущества комплексных добавок перед однокомпонентными достаточно велики ещё и потому, что в ближайшее время они должны почти полностью вытеснить монодобавки из сферы строительного производства.
2.Группы комплексных добавок.
Комплексные добавки в зависимости от технологического эффекта и влияния на важнейшие свойства затвердевшего бетона и раствора условно разделены на пять групп:
I - смеси ПАВ;
II - смеси ПАВ и электролитов;
III - смеси электролитов;
IV - комплексные добавки на основе суперпластификаторов;
V - многокомпонентные добавки полифункционального действия.
2.1. Комплексные добавки I группы.
Комплексные добавки I группы сочетают вещества гидрофильной и гидрофобной природы. Как было отмечено ранее, ПАВ показывают разную степень эффективности при использовании различных по минералогическому составу цементов. Например, добавки ЛСТ, УПБ более эффективны в бетонах на средне- и высокоалюминатном цементе, а добавки гидрофобного действия (ГКЖ-10, ГКЖ-11, СНВ, КТП и другие) - при использовании цементов с повышенным содержанием силикатной фазы.
Комплексные гидрофильно-гидрофобные пластифицирующие добавки становятся более универсальными по отношению к цементам разного минералогического состава и его расхода в бетоне. Одновременно с высоким пластифицирующим действием комплексные добавки I группы изменяют в нужном направлении структуру и свойства бетона. Первоначальная подвижность смесей с комплексными добавками сохраняется в течение 2...3 ч, что имеет важное значение при транспортировании смесей на большие расстояния и при бетонировании в условиях сухого жаркого климата; повышается коррозионная стойкость бетона, увеличивается его морозостойкость на 2...3 марки и водонепроницаемость на 1...2 марки. Однако следует отметить, что добавки I группы замедляют процессы схватывания и твердения бетона, поэтому в технологию бетона необходимо вносить коррективы.
Рекомендуемая дозировка и сочетания комплексных добавок I группы представлены в табл. 1.
Таблица 1. Рекомендуемая дозировка комплексных добавок I группы
| Назначение | Условное обозначение комплексов | Количество добавок в составе комплексных в расчете на сухое вещество, % массы цемента |
| Пластифицирующие и воздухововлекающие | ЛСТ + (СНВ, КТП, С, ОП) | 0,1…0,25 + 0,002...0,01 |
| ВРП-1+С | 0,005...0,02 + 0,005...0,02 | |
| (ЩСПК, ЩСПК-М2, СПД-м) + (СНВ, КТП, С, ОП) | 0,1...0,3 + 0,002...0,01 | |
| ЧСЩ + КТП | 0,1...0,25 + 0,005...0,01 | |
| ЛСТ + (ЧСЩ, ЩСПК, ЩСПК-М2, СПД-м) | 0,1...0,3 + 0,05...0,1 | |
| Пластифицирующие и газообразующие | ЛСТ + (136-41, 136-157М, ПГЭН) | 0,1...0,3 + 0,05...0,1 |
| Пластифицирующе - гидрофобизирующие и газообразующие | (ГКЖ-10,ГКЖ-11,АМСР)+(ПГЭН, 136-41, 136-157М) | 0,1...0,2 + 0,05...0,1 |
| Пластифицирующе-гидрофобизирующие и воздухововлекающие | (ГКЖ- 1 0, ГКЖ- 11, АМСР) + СНВ | 0,1...0,2 + 0,005...0,02 |
2.2.Комплексные добавки II группы.
Перспективно применение комплексных добавок II группы, состоящих из пластифицирующих веществ и добавок-электролитов, ускоряющих схватывание и твердение бетона.
Это позволяет одновременно экономить цемент и увеличить оборачиваемость форм и всего технологического оборудования независимо от технологии производства. Например, при использовании комплексной добавки ЛСТ + СН или ЛСТ + ННХК появляется возможность применения форсированных режимов тепло влажностной обработки. Кроме того, при сохранении подвижности бетонной смеси достигается сокращение на 10...15 % расхода воды, что обеспечивает повышение прочности бетона на 10... 25 %, а также увеличивает морозостойкость и водонепроницаемость бетона на 1...1,5 марки. При условии получения равнопрочных бетонов возможно сократить расход цемента на 8...15 %.
Комплексные трехкомпонентные добавки позволяют решать более сложные технологические задачи. В частности, при использовании средне- и слабо пластифицирующих добавок в сочетании с воздухововлекающими (или газообразующими), которые замедляют процессы схватывания и твердения, а также несколько снижают прочность бетона, вводится дополнительный компонент — добавка-электролит — ускоритель твердения, нейтрализующая негативное влияние первых двух добавок.
Возможные сочетания комплексных добавок II группы и их дозировка представлены в табл. 2.
Таблица 2. Дозировка и сочетания комплексных добавок II группы
| Назначение | Условное обозначение комплексов | Количество добавок в составе комплексных в расчете на сухое вещество, % массы цемента |
| Пластифицирующие и ускорители твердения | ЛСТ +(СН, НН1, ХК, НК, ННХК) | 0,1...0,3 + 0,3...1,5 |
| ЛСТ + (НЧК, КЧНР) + СН | 0,1...0,2 + 0,1...0,2 + 0,5...1,5 | |
| ЧСЩ + ХК | 0,1...0,25 +0,05...0,2 | |
| УПБ + СН | 0,1...0,3 + 0,5...1,5 | |
| (ЩСПК, ЩСПК-2М, СПД-м) + (НК, СН, ТНФ) | 0,1...0,35 +0,05...0,2 | |
| (НЧК, КЧНР) + СН | 0,1...0,15 +0,5...1,5 |
Продолжение таблицы 2.
| Пластифицирующие, воздухововлекающие и ускорители | ЛСТ + СНВ + (СН, НК) | 0,1...0,2 + 0,005...0C,03 + 0,5...1,5 |
| Гидрофобизирующие и ускорители | (ГКЖ-10, ГКЖ-11, АМСР) + НК | 0,1...0,2 + 0,5...1,5 |
| Пластифицирующие, газообразующие и ускорители твердения | ЛСТ +(ПГЭН, 136-41, 136-157М) + СН | 0,1...0,15 +0,05...0,1 +0,5...1,5 |
| Воздухововлекающие и ускорители твердения | СНВ + (СН, НК, ННХК) | 0,005...0,02 +0,5...1,5 |
| Газообразующие и ускорители твердения | (ПГЭН, 136-41, 136-157М) + НК | 0,05...0,1 +0,5...1,5 |
| Воздухововлекающие и ингибиторы коррозии стали | СНВ + (НН, ННК) | 0,005...0,02 +0,5...1,5 |
| Пластифицирующие, воздухововлекающие и ингибиторы коррозии стали | ЛСТ+СНВ+ННК | 0,1...0,15 +0,01...0,03 +0,5...1,5 |
| Замедлители схватывания и кольматирующие | ЛСТ + (СА, ХЖ, НЖ, СЖ, НК) | 0,15...0,25 +0,5...2 |
2.3.Комплексные добавки III группы.
В комплексных добавках III группы сочетание электролитов позволяет исключить негативное влияние некоторых монодобавок и добиться максимального эффекта.
В случаях, когда требуется получить сверхбыстрое схватывание смеси без заметного снижения последующих свойств бетона, используют смесь добавок алюмината натрия и поташа. Особый эффект при этом проявляется в неаддитивном влиянии комплексной добавки на самую раннюю стадию структурообразования бетонной смеси. Это позволяет сократить сроки схватывания до 10...20 с независимо от минералогического состава цемента, а при подогреве воды до +40 °С обеспечить практически мгновенное схватывание бетонной смеси, что имеет весьма важное значение для набрызг-бетона (торкретбетона).
Такой эффект объясняется тем, что в результате обменных реакций АН и поташа с гидроксидом кальция образуется едкий натр и едкое кали, которые остаются в поровой жидкости и обеспечивают сохранение жидкой фазы в бетоне и, таким образом, гидратационные процессы смогут протекать как в сухую жаркую погоду, так и при отрицательной температуре. При этом также отмечается и малая чувствительность твердеющего бетона к внешним гигрометрическим условиям, что объясняется повышенной дисперсностью новообразований и непроницаемостью цементного камня. Эти эффекты используются при проведении бетонных работ в летнее время в районах с сухим и жарким климатом и при укладке «холодного» бетона.
Комплексные добавки III группы в основном применяются для бетонирования на полигонах и строительных площадках в холодное время года при отрицательных температурах.
Возможные сочетания и оптимальные дозировки комплексов добавок ускорителей схватывания бетона, ингибиторов коррозии стали представлены в таблице 3.
Таблица 3. Дозировка комплексных добавок III группы
| Назначение | Условное обозначение комплексов | Количество добавок в составе комплексных в расчете на сухое вещество, % массы цемента |
| Ингибиторы коррозии стали | НН + (ТБН, БХН, БХК) | 1,8...2 + 0,2...0,5 |
| Ускорители схватывания | ХК + (НН1,ХН,ННК) | 0,5...3 + 0,5...3 |
| Ускорители твердения и ингибиторы коррозии стали | ХК + (НН, ННК) | 0,5...3 + 0,5...3 |
Примечание. Из компонентов, указанных в скобках, применяется только один.
2.4.Комплекные добавки IV группы.
Наиболее эффективны и целесообразны в технологии бетона комплексные добавки IV группы — модификаторы на основе суперпластификаторов.
Экономическая эффективность применения добавок во многом определяется их стоимостью и величиной оптимальной дозировки. Например, суперпластификаторы отечественных и зарубежных производителей, стоимость которых колеблется в пределах 25000...35000 руб./т (в ценах 2005 года), будут эффективны только в особых случаях. Исследованиями установлено, что эффективность суперпластификатора С-3 может быть повышена за счет замены части его на дешевый лигносульфонат. В частности, для монолитного бетона возможна замена от 30 до 70 % суперпластификатора на ЛСТ без снижения показателей качества бетона, Эффект от пластифицирующего действия можно усилить, добавив к вышеуказанным добавкам кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 или ГКЖ-11, способные к воздухововлечению. В результате, можно добиться высоких показателей качества бетона при оптимальных затратах.