Добавки в бетон
Использование бетона в современных условиях немыслимо без применения дополнительных добавок. В промышленном строительстве уже не встретить бетонного раствора классического состава: цемент, щебень, песок и вода. Такая рецептура применима для частного строительства, неответственных конструкций и начинающими специалистами.
Для чего нужны добавки в бетон
Чтобы ответить на этот вопрос, надо знать свойства бетона. В первоначальном виде бетонная смесь состоит из четырех компонентов. Играя пропорциями водоцементного соотношения, регулируются показатели прочности и удобоукладываемости. Например, для того чтобы получить бетон популярной марки М300 или класса В22,5 необходимо задействовать в частях следующие материалы:
- Портландцемент марки М400 – 1часть.
- Щебень гранитный или гравийный- 3,3 части.
- Песок- 2 части.
- Вода- 0,57-0,6 части.
На выходе получается бетон с характеристиками:
- Прочность на сжатие- 29 Мпа или 270 кгс/см2.
- Подвижность или удобоукладываемость - П2. Измеряется по осадке конуса бетонной смеси относительно первоначальной формы, и составляет 7-9 см.
- Морозостойкость- F150.
- Водопроницаемость- W5.
- Плотность 2400 кг/м3.
О чем говорят эти цифры на практике. В практическом применении приготовленная смесь ведет себя следующим образом. Подвижности смеси на уровне П2 недостаточно, чтобы раствор гарантированно заполнил полости сложной опалубочной конфигурации объекта. Возникает угроза образования многочисленных пор и пустот. От этого лабораторный показатель прочности будет не 29 Мпа, а значительно ниже. Данный факт влияет на надежность бетонной конструкции и возможность выполнения возложенных на нее функций. Такой бетон сложно ровнять на площадке и формировать монолит. Необходимо придать смеси текучесть, пластичность, подвижность. Это можно сделать тремя способами:
- Внести большее количество воды. Избыток влаги неминуемо приведет к потере прочности, образованию трещин, повышению истираемости.
- Увеличить показатель тиксотропности. Тиксотропность- способность жидкости разжижаться при определенном виде механического воздействия. То есть использование бетонного вибратора решит вопрос текучести смеси. Но использование технологического оборудования влияет на удорожание работ с бетонной смесью и далеко не всегда оправданно и возможно использование виброинструмента.
- Добавить к бетонному раствору вещества, которые уменьшают сцепление частиц смеси между собой, тем самым увеличивая их подвижность. Так возникли пластификаторы.
Экспериментально установлено, что прочность близкую к 100% бетон набирает через 28 дней. Строительные нормы допускают предварительное нагружение бетона и его распалубку при 70-80% прочности. Этот показатель достигается за 5-7 дней. В существующих бизнес-моделях производства и строительства такой простой считается недопустимым. С другой стороны, в массивных и объемных конструкциях важно, чтобы процесс гидратации проходил плавно. В этом случае процесс кристаллизации раствора нужно замедлять. Для регулирования скорости кристаллохимического отверждения разработаны добавки ускорители и замедлители схватывания.
В классической по составу бетонной смеси возможна реакция гидратации только при положительных температурах. При температуре раствора +50С скорость реакции серьезно снижается, при 00С, когда вода кристаллизуется, прекращается вовсе. Фактор чрезвычайно важен тем, что непрогидратированная смесь никогда не наберет проектную прочность. Этот вопрос решают подогревом смеси или введением добавок, препятствующих замерзанию влаги.
В приведенном примере водопроницаемость бетона составляет W 5. Это значит, что при избыточном давлении воды в 5 кгс/см2 она не просочится сквозь стенку толщиной в 10 см. Изделия из бетона эксплуатируются в различных условиях, в том числе при долговременном воздействии влаги: фундаменты с высоким расположением горизонта грунтовых вод, опоры мостов, пирсы, причалы, судовые верфи. В этих случаях важно снизить проникновение воды в толщу бетона во избежание вымывания частиц вяжущего компонента, агрессивного химического воздействия и уменьшения прочности бетонной конструкции. Для улучшения показателя водонепроницаемости вводят водоотталкивающие компоненты.
Одним словом, добавки необходимы для улучшения технико-физических свойств цементных смесей и управления свойствами бетонов.
Какие бывают виды добавок
Для формирования проектных свойств в бетонные составы вносятся добавки:
- Пластификаторы
- Модификаторы
- Антиморозные добавки
- Водоотталкивающие
- Антикоррозийные
- Воздухововлекающие
- Для самоуплотнения
- Регуляторы набора прочности
- Для реставрационных работ
- Комплексные.
Пластификаторы
Наиболее популярный вид добавок. При использовании пластификаторов возможно увеличение подвижности бетонной смеси с П1 до П5. Использование пластификаторов делает бетонный раствор удобоукладываемым, прочным и долговечным. Пластификаторы обладают водоредуцирующими свойствами. То есть способны снижать расход воды без потери прочности цементного камня. Пластифицирующие добавки способны продлить жизнь раствору, препятствуют расслоению, позволяют задействовать на стройплощадке насосы. Привлечение техники ускоряет процесс закладки бетона в конструкцию и увеличивает производительность труда. Таким образом пластификаторы обладают рядом преимуществ:
- Повышают пластичность готового раствора.
- Экономят расход смеси
- Повышают трещиностойкость бетона.
- Увеличивают прочностные характеристики произведенного бетона до 30%.
- Пластифицированные бетонные растворы не требуют уплотнения.
- Возрастает морозостойкость бетона за счет снижения количества влаги при производстве.
- Растворы с пластификаторами обладают хорошей адгезией с разными поверхностями.
Пластификаторы выпускаются в виде жидкостей и порошковых смесей.
Антиморозные добавки
Не стоит полагать, что применяя антиморозные добавки, не нужно думать о температурных условиях, в которых происходит твердение бетонной смеси. Важно знать, что антиморозные добавки предназначены, в первую очередь, для того чтобы обеспечить доставку смеси в удобоукладываемом состоянии и не допустить кристаллизации влаги при укладке раствора. На площадке должны быть обеспечены меры по прогреву бетона и влажностный режим.
Противоморозные свойства добавки сводятся к одному принципу- понижению температуры замерзания воды в бетонной смеси. Это достигается за счет введения в бетонный раствор солей тех. квалификации: хлорида натрия, хлорида кальция, кальцинированной соды, поташа(карбоната калия), натриевой и кальциевой селитры, формиат натрия (натриевая соль муравьиной кислоты).
Применение исключительно противоморозных добавок сопряжено с рядом существенных минусов:
- Быстрое твердение бетона
- Используемые соли химически активны, способны вступать в реакцию с продуктами бетонной смеси, с последующим выделением вредных веществ, например, окислов азота или аммиака.
- Использование не по рецептуре приводит к коррозии арматуры и щелочной коррозии бетона.
- Снижается прочность бетона.
Чтобы нивелировать отрицательные проявления антиморозных наполнителей, рекомендуется использовать их только вкупе с пластифицирующими и воздухововлекающими компонентами, регуляторами твердения. Это позволяет снизить концентрацию противоморозных веществ.
О полной безопасности и экологичности антиморозных компонентов не может идти речи, пока в их составе есть хлор и опасные соединения азота. Поэтому лучшим способом повысит безопасность бетонной конструкции остается планирование работ в теплое время года.
Водоотталкивающие добавки
Наличие влаги в готовой бетонной конструкции может существенно влиять на ее свойства в худшую сторону. Если бетон способен впитывать, пропускать влагу, то непременно снижается прочность, долговечность и морозостойкость конструкции. Бетон способен накапливать влагу благодаря наличию в структуре пор и капилляров; присутствию внутренних напряжений и деформаций, которые ведут к образованию микро-и макротрещин. Водопроницаемость бетона обозначается буквенным индексом W. Нормируется от W2 до W20. Бетон с водопроницаемостью W4 используется в тех ситуациях, когда показатель гидрофобности (водоотталкивания) не имеет значения. W6- бетон с таким показателем наиболее часто используется в строительных работах. W8- бетон с таким показателем пропускает мало влаги и применяется для возведения фундаментов на сухих основаниях. Бетон с показателем гидрофобности выше W8 применяется для возведения гидротехнических сооружений.
Водоотталкивающие добавки в бетонную смесь работают по одному принципу: уплотняют бетонный монолит, уменьшают вероятность появления пор и капилляров. Такого эффекта удается добиться в результате химических реакций между водой цементом и наполнителем. В результате образуются нерастворимые соединения, заполняющие микропустоты. Водонепроницаемость бетона повышают нитраты, сульфаты, хлориды железа, сульфаты алюминия, добавки на основе битумных эмульсий.
Защитить бетон от проникновения влаги можно используя проникающие составы, нанося их на застывшую конструкцию. В этом случае гидрофобизатор проникает вглубь материала на 5-15 см., реагирует, образует полимерные соединения, надежно закупоривает капилляры и поры. Такой метод применяется не только для вновь возведенных строительных конструкций, но и для подверженных растрескиванию изделий.
Антикоррозийные добавки
Служат для снижения щелочной коррозии бетона. Антикоррозийный класс добавок призван связать свободные гидроксильные группы. За счет этого происходит уплотнение бетона, повышается его гидрофобность и долговечность.
Воздухововлекающие добавки
Воздухововлекающие добавки используются для увеличения морозостойкости бетона. Пузырьки воздуха в монолите образуют микропустоты. При отрицательных температурах свободная вода застывает, расширяясь и при этом разрывает бетонный камень. В случае наличия мелких пустот, вода заполняет микро- пространство, не нанося вреда монолиту. Воздухововлекающие добавки способствуют снижению плотности бетона, и следственно, прочности. Поэтому вносить воздухововлекающий наполнитель следует с осторожностью и строго следуя указаниям производителя. Воздухововлекающие компоненты применяются также для намеренного снижения удельной массы бетонной смеси; улучшения тепло-и звукоизоляции; снижения расслаиваемости раствора, увеличению трещиностойкости, предотвращению высолов. На практике оправдано применение воздухововлекающих добавок с пластификаторами бетона.
Добавки для самоуплотнения
Необходимы там, где невозможно провести механическое уплотнение смеси, в частности в часто армированных конструкциях. Применение самоуплотняющих наполнителей гарантирует заполнение опалубочного пространства без потери прочностных характеристик. Отличительной чертой самоуплотняющихся бетонных растворов является отсутствие расслаиваемости при высокой подвижности смеси. Такие свойства обеспечивает значительная вязкость раствора. Добиться этого удается внесением в рецептуру состава добавок на основе:
- Целлюлозы
- Гидролизованного крахмала
- Полиэтиленгликоля
- Полимеров.
Самоуплотненные бетоны характеризуются:
- Низким водоцементным соотношением
- Существенными водоотталкивающими свойствами
- Высокой подвижностью- П5
- Малой пористостью. Содержание пузырьков воздуха не более 5%
- Значительной прочностью на сжатие, до 100 Мпа
Регуляторы набора прочности
В строительной практике существуют ситуации, когда необходимо ускорить или замедлить схватывание бетонного раствора.
Замедлители гидратации требуются:
- В жаркую погоду. При повышенной температуре и пониженной влажности из бетонного раствора происходит активное испарение влаги, что приводит к преждевременному схватыванию.
- При заливке больших по площади объектов. При неравномерном схватывании существует угроза образования холодных швов. Это ухудшает свойства монолитной конструкции
- При возведении ответственных массивных и гидротехнических сооружений, чтобы избежать появление трещин, вызванных нелинейным твердением бетона.
Замедлить схватывание и увеличить трещиностойкость бетонного раствора способны пластификаторы. Добиться этого можно, увеличив количество вещества, вносимого в раствор. Но в данном случае возникает угроза коррозии арматуры. Поэтому с задачей замедления твердения лучше справляются следующие специализированные препараты:
- Нитрилотриметиленфосфоновая кислота, в абревиатуре НТФ, шестиосновная органическая кислота. Широко применяется для торможения процессов гидратации.
- Молочная сыворотка. Остаточный продукт переработки пищевого молока.
Механизм замедления твердения заключается в связывании гидроксильных групп веществами замедлителя, и с изоляцией частиц цемента от воздействия воды, то есть препятствию, снижению скорости реакции гидратации.
Ускорители набора прочности
Ускорение схватывания требуется для того, чтобы снизить простои на стройплощадке и оптимизировать процесс строительства объекта.
Ускорение твердения бетонного раствора- комплексный процесс, который включает в себя внесение добавок-ускорителей в смесь, повышение температуры раствора, снижение испаряемости, контроль температурно-влажностных показателей.
К добавкам, способным увеличить скорость набора прочности бетона относят такие вещества как поташ (карбонат кальция), хлорид кальция и натрия. К применению добавок- ускорителей следует относится крайне внимательно и не превышать рекомендованных производителем норм. Иначе возможно снижение прочности бетона и коррозии стальной арматуры в железобетонных изделиях.
Реставрационные добавки
Особый вид добавок, который отличается специфическими свойствами. Применяется для проведения реставрационных работ железобетонных изделий и бетонных конструкций. Реставрационные добавки должны отвечать следующим требованиям:
- Иметь повышенную адгезию.
- Препятствовать коррозийным процессам.
- Бетон с добавлением добавок должен обладать значительной прочностью.
- Раствор обязан иметь высокую пластичность и укладываемость.
Комплексные добавки
Наряду с добавками специфического, узконаправленного действия, на практике часто используются составы, в которых сбалансированы вещества, решающие несколько задач одновременно. Это удобно тем, что при замесе бетонного раствора нет необходимости в дополнительной дозировке компонентов, снимается вопрос о химической агрессивности материалов друг к другу. Эта задача решена производителем при подборе компонентов комплексной добавки.
Как правильно подобрать смесь
В заключении необходимо выделить шаги для правильного выбора состава бетона для строительства. Во-первых, состав бетонной смеси должен быть просчитан специалистами, согласно проектной документации. Во-вторых, важно произвести пробный замес, и провести экспертизу бетонного образца. Это важный момент, так как компоненты бетонного раствора неоднородны, количество примесей варьируется. В-третьих, необходимо учесть все особенности использования бетонной смеси: время на доставку, климатические особенности, технические нюансы, квалификацию работников, подъездные пути, метод разгрузки и укладки бетона. Не секрет, что даже очень качественная бетонная смесь может быть загублена халатностью и непрофессионализмом человеческих рук.
Принцип домино. Представители оконной индустрии надеются, что господдержка строительства жилья поможет сохранить их бизнес
Значительная часть производственных строительных компаний, несмотря на пандемию коронавируса в стране, в последние месяцы не прекращали свою деятельность. В том числе продолжали свою работу с соблюдением строгих санитарных норм и большинство производителей оконного профиля ПВХ. Тем не менее, игроков рынка тревожит ухудшение экономической ситуации в стране. Они ожидают, что растущий кризис заденет строительную отрасль, а значит - и их производственный сегмент.
Косвенная поддержка
Генеральный директор российского подразделения международного концерна Deceuninck (ООО «Декёнинк Рус») Фолькер Гут отмечает, что объявление режима самоизоляции вызвало сначала небывалый всплеск продаж у партнеров и, соответственно, в самой компании. В конце марта проходили отгрузки даже в выходные дни. Однако было понятно, что этот небывалый спрос обусловлен ожиданием заказчиками роста цен и их стремлением закрыть уже имеющуюся потребность до объявления жестких ограничений. Уже сейчас в целом по отрасли продажи окон в розничном сегменте падают. В строительстве данный тренд будет наблюдаться несколько позже.
«В ближайшей перспективе падение продаж в большинстве отраслей неизбежно, и наша, увы, не станет исключением. Со снижением доходов людям будет не до улучшения жилищных условий и, соответственно, не до окон, поскольку они не являются предметом первой необходимости. Нас ожидает, мягко говоря, крайне тяжелый год, и это понимают все участники рынка. Развитие ситуации зависит от длительности ограничительных мер, именно они в конечном итоге влияют на доходы населения, а значит - на покупательную способность. К сожалению, никто не может заглянуть в будущее, но уже ясно, что сильное падение неизбежно и в строительной, и в оконной отрасли, и оно вполне может превысить 25 %.Тем не менее, программы государственной поддержки и субсидирование ипотеки под 6,5 % смогут немного поддержать рынок недвижимости, и это дает надежду на то, что на строительном рынке падение будет не слишком драматичным»,- считает он.
Схожие выводы делают и другие игроки рынка. Руководитель группы компаний ИВАПЕР Светлана Иванова полагает, что государственная поддержка была бы в первую очередь полезна как для строительной отрасли в целом, так и для наших граждан в частности. «Возможности по расширению круга клиентов есть всегда, когда на рынке есть живой и платежеспособный спрос. Сейчас мы, очевидно, наблюдаем ослабление платежеспособности. Поскольку наша продукция находится в цепочке снабжения крупнейших строительных организаций, компания ИВАПЕР продолжает работу, и это уже само по себе очень позитивно. Мы не попали в список пострадавших предприятий и приветствуем любые действенные меры поддержки бизнеса, предложенные Правительством РФ в связи с пандемией. В частности, озвученные целевые показатели ипотеки под 6,5% и снижение единого социального налога без сомнения окажут позитивное воздействие на строительную отрасль и, косвенно, на наше развитие»,- уверена она.
«Если мы рассмотрим рынок массового жилищного строительства, - добавляет Светлана Иванова, - то в 2020–2022 гг. продолжается, вне зависимости от эпидемических каникул, реализация государственной программы «Обеспечение доступным и комфортным жильем и коммунальными услугами граждан Российской Федерации». В структуре строящегося жилья по России преобладают классы «эконом» и «комфорт», а значит должна быть потребность в качественных и простых окнах и дверях. Основной двигатель роста для нас и для строительной отрасли - деловая активность граждан, направленная на улучшение своих жилищных условий».
Руководитель направления Коммуникаций VEKA Rus Сергей Ельников считает, что сейчас государству важно решить задачу, направленную на повышение реальных доходов населения, которые сокращаются вот уже шесть лет подряд, и поднять которые разовыми мерами невозможно. «Если государство будет стимулировать развитие конкурентно-рыночной среды, поощрять малый и средний бизнес, создавать привлекательные условия для инвесторов – всё это в комплексе может со временем привести к созданию эффективных рабочих мест и росту доходов. Именно в этом ключ к росту рынков. Вместе с тем не могу не отметить разумность такой меры, как субсидирование ипотечного кредита, обязательства по выкупу части построенного жилья государством и его структурами, что может стать хорошим стимулом для строительной отрасли», - подчеркивает эксперт.
Держаться по курсу
Стоит отметить, что пандемия коронавируса, снижение мировых цен на нефть, ряд политических решений привели к повышению курса мировых валют и ослаблению рубля. В связи с этим многие строительные материалы, оборудование для ремонта иностранного, да и российского производства за последний месяц подорожали. Стоимость ПВХ- профилей имеет свои особенности.
В целом, поясняет заместитель генерального директора по маркетингу компании «ЭксПроф» Михаил Жолобов, цены на оконные ПВХ-профили зависят прежде всего от изменения рублевых цен на основное сырье – суспензионную ПВХ-смолу. А эти колебания в течение года бывают весьма значительными. Дело в том, что все мировое производство ПВХ концентрируется на очень крупных национальных и транснациональных предприятиях, оперирующих на глобальном рынке. В России всего четыре производителя ПВХ-смолы, а в мире в целом их не более двух-трех десятков. Для них нет особой разницы, на каком рынке – внешнем или внутреннем – продавать свою продукцию. Соответственно и цены они ежемесячно пересматривают, ориентируясь на текущую мировую конъюнктуру в долларах, которая также постоянно меняется. Колебания курса рубля оказывают дополнительное влияние на внутренние цены, но оно вторично.
«Проблема, скорее, в другом. Высококонкурентный рынок оказывает сильнейшее ценовое давление на производителей профиля и конструкций из него, побуждая недобросовестные компании экономить на качестве. В последние годы ситуация начала понемногу меняться, так как сами заказчики стали наконец понимать, чем различаются одинаковые с виду окна. Но рынок окон давно прошел стадию насыщения. Большинство эксплуатирующихся зданий уже получили современное остекление, и единственным значимым источником спроса остались только новостройки. Продолжится строительство – значит сохранится и спрос на продукцию», - резюмирует Михаил Жолобов.
По мнению Фолькера Гута, перенасыщение рынка действительно имеет место, но в 2021 году мы постепенно подойдем к осознанию, что ПВХ-окна первого поколения уже не выполняют своих функций и, соответственно, очень скоро потребуют замены. Это станет причиной того, что в ближайшие годы рынок начнет стабилизироваться, но и количество игроков на нем неизбежно уменьшится. Возможность для развития и роста отдельных компаний останется.
Игроки рынка считают, что в ближайшее время будет наблюдаться тренд на сочетание различных оконных профилей, улучшение их характеристик в плане энергоэффективности и т.д. «Сейчас важно дать импульс и пищу для размышлений о том, как развивается наш рынок и какие возможности вытекают из него», - полагает управляющий директор Aluplast Патрик Зейтц. В частности, добавил он, проанализировав потребности клиентов, в дополнение к теплому остеклению компанией уже предложено новое решение в эстетике ПВХ-окон с индивидуальным дизайнерским видом под алюминий или дерево.
«Зеленое» - в тренде. Экологичность строительной химии растет
Одним из базовых трендов в производстве строительной химии стало повышение экологичности и безопасности продукции.
Значительная часть материалов сегмента строительной химии относится к категории повышенной опасности для здоровья человека и окружающей среды. Этот фактор в большинстве случаев действует при невыполнении правил использования продукции.
По словам экспертов, наиболее вредными потенциально продуктами строительной химии являются материалы, содержащие органические растворители, в первую очередь ароматические, например, толуол, или хлорорганические. Работа с ними без соблюдения техники безопасности и использования специальных защитных средств может неблагоприятно сказаться на здоровье людей. В частности, вдыхание паров органических растворителей может приводить к острым респираторным заболеваниям, нарушению работы печени и почек.
При работе с полиуретановыми системами следует опасаться диизоцианатов, являющихся канцерогенными и тератогенными веществами. Очень важно избегать их контакта с органами дыхания и незащищенными участками кожи. Нужно понимать, добавляют специалисты, что строительная химия, как, впрочем, и бытовая, имеет свои особенности применения и связанные с этим ограничения. Если не соблюдать мер предосторожности, то пользоваться и средством для мытья посуды будет опасно.
Как отмечает руководитель направления R&D «Добавки в бетон» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Андрей Малинин, по сравнению со многими другими продуктами строительной химии добавки в бетон все же стоят особняком. «Во-первых, они представляют собой, как правило, водные растворы. Использование в качестве растворителя обычной воды уже делает их практически безопасными. Добавки в бетон не содержат сильных кислот или щелочей, способных вызывать раздражение кожных покровов и слизистой или приводить к химическим ожогам. И наконец, многие компоненты, использующиеся в добавках, сами по себе являются веществами природного происхождения, так как это продукты переработки древесины. Некоторые из них настолько экологичны, что используются в борьбе с эрозией почв. Водный раствор полимера распыляется над проблемной зоной, стабилизирует почву, позволяя вырасти траве, а затем полностью безопасно биодеградирует под воздействием природных микроорганизмов», – рассказал он.
Стоит отметить, что в последние годы большинство производителей строительной химии старается минимизировать негативное воздействие своей продукции на человека и окружающую среду. Для достижения этих целей компании внедряют новые технологии в производство, начинают выпускать улучшенные по своим характеристикам материалы. «Дочки» иностранных концернов, крупные отечественные отраслевые компании работают по корпоративным стандартам повышенной экологичности своей продукции. В частности, такие холдинги, как Henkel, Kiilto, Sika, Basf, уже заменили в своих продуктах определенные вредные компоненты более безопасными.
В настоящее время и на уровне государства предъявляются более жесткие требования к качеству строительных материалов и их экологичности. Также становятся более популярными добровольная «зеленая» сертификация и декларирование продукции. Партнер и руководитель отдела экологической сертификации EcoStandard group Ксения Лукьященко отмечает, что важно учитывать влияние строительных материалов на окружающую среду на всем протяжении жизненного цикла (от добычи сырья, производства и выпуска продукции с завода, эксплуатации – до ее утилизации). «Сведения об этом могут содержаться в экологических декларациях продукции (EPD). Раскрытие информации таким способом говорит о производителе как об ответственном поставщике, который отвечает за качество своей продукции, а также за негативное воздействие, оказываемое ею на окружающую среду и человека. Распространение таких деклараций на рынке будет способствовать развитию и улучшению имиджа компаний, которые уделяют внимание этой важной проблеме», – уверена эксперт.
Кстати
По данным Росстата, по итогам 2019 года производство лакокрасочных материалов на основе полимеров выросло на 15,6% в сравнении с 2018 годом. Общий объем выпущенной продукции составил 1,1 млн т.