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.
Всё под контролем
По мнению экспертов, строительный контроль, при условии его надлежащего проведения, позволяет обеспечить максимально возможное соответствие возведенного объекта изначальному проекту.
Одной из форм обязательной оценки соответствия зданий и сооружений действующим стандартам является контроль строительных работ. Проводить его могут самостоятельно как застройщик или технический заказчик, так и привлеченные для этой работы специализированные организации.
По словам начальника управления строительного контроля Группы ЦДС Григория Савенко, будет ли застройщик работать со сторонней организацией, предоставляющей услуги строительного контроля, или создаст такую структуру у себя в штате – зависит от стратегии каждой конкретной компании. По его словам, есть девелоперы, у которых в штате только управленческий коллектив, а все остальные потребности в кадрах закрываются при помощи аутсорсинга. Однако это малораспространенная схема на рынке – и, как правило, применяется в небольших компаниях. Крупные же застройщики создают подразделения контроля в структуре своей компании.
Сама система строительного контроля разделена на несколько этапов или видов. Первый из них, как рассказывает главный инженер ООО «Испытания. Диагностика. Контроль» Владимир Гуревич, – это входной контроль проектной документации, в том числе проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР). Далее следует входной контроль применяемых материалов и изделий. После него идет геодезический контроль. В частности, в рамках его проводится проверка соответствия положения элементов, частей зданий, сооружений и инженерных сетей проектным требованиям в процессе их монтажа и временного закрепления. Затем – непосредственно сам операционный контроль проводимых строительно-монтажных работ. Приемочный контроль – это итоговая проверка и оценка качества выполненных работ, а также отдельных конструкций и правильности оформления исполнительной документации. Кроме того, может быть задействован инспекционный контроль, предполагающий выборочную дополнительную проверку качества работ и материалов, а также контроль нормативной базы технологических карт, инструкций по качеству и ТБ.
По словам заместителя генерального директора ООО «Бюро инвентаризации объектов недвижимости» («БИОН») Сергея Шевченко, в ходе разноплановых исследований экспертами устанавливается реальная картина качества строительства, соответствия строительно-монтажных работ проектной документации, исполнения сроков строительства. Наиболее же распространенные нарушения выявляются в технологии строительства, из-за несоответствия его ГОСТ. Также в ряде случаев используются материалы, качество которых не отвечает проектным требованиям. Кроме того, достаточно часто выявляются нарушения ведения и представления исполнительной документации.
Вперед, к «цифре»
В настоящее время в рамках строительного контроля активно задействуются новые технологии. Если раньше, как отмечает Григорий Савенко, специалисты в этой области работали с простыми рулетками и уровнями, то сейчас используется современное оборудование: тепловизоры, дальномеры и т. д.
По словам Владимира Гуревича, специалисты в своей работе сейчас активно применяют технологичные методы неразрушающего контроля. Они позволяют своевременно обнаружить повреждения и предпринять меры по дополнительному усилению или реконструкции строений.
Директор направления «Сопровождение строительных проектов» ГК SRG Елена Самсонова отмечает, что в мировой практике существует масса наработок, связанных с цифровизацией процесса строительства и, как следствие, строительного контроля. «Например, в Великобритании невозможно заключить государственный контракт без обеспечения цифрового контроля проведения работ c технологией BIM второго уровня. Широким распространением в России пока не пользуется BIM даже первого уровня. Среди причин, по которым современные технологии при проведении строительного контроля в России не применяются, можно отметить необходимость вести бумажный документооборот. В соответствии с действующим законодательством, основная часть строительных документов должна быть оформлена именно на бумажном носителе. Многие руководители пока еще весьма консервативно настроены относительно IT-методов, не доверяют сохранности передаваемых в электронном виде данных и с учетом этого чаще всего не хотят, чтобы касающаяся строительства информация покидала стены офиса», – говорит она.
Денежный вопрос
Эксперты отмечают, что стоимость работ в этой сфере рассчитывается в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 468 от 21.06.2010 «О порядке проведения строительного контроля при осуществлении строительства, реконструкции и капитального ремонта объектов капитального строительства».
По словам генерального директора ГК «Высота» Ирины Харченко, в коммерческом секторе стоимость таких работ в процентном отношении к цене проектирования и строительно-монтажных работ составляет 2,5–7%. Сейчас, добавляет она, наблюдается тренд сокращения количества компаний, предоставляющих услуги строительного контроля. В первую очередь с рынка уходят небольшие игроки. «В целом же во время выбора подрядчика для проведения строительного контроля лучше всего ориентироваться на рекомендации специалистов государственного строительного надзора, на количество и качество построенных и введенных в срок в эксплуатацию при содействии данной компании объектов, а также на число профильных сотрудников в штате и их подтвержденную квалификацию», – отмечает эксперт.
Основатель компании Modulbau Демид Костерев уверен, что задача строительного контроля – не выявление нарушений, а их предотвращение в начале тех или иных работ. «Основной инструмент сотрудника – его опыт, а далее – уже наличие измерительного оборудования и умение с ним работать. Хороший специалист не следит за подрядчиками, приезжая только по вызову на промежуточные проверки, а участвует в процессе производства работ совместно с прорабом или мастером на участке. Расчет стоимости работ такого специалиста зависит от календаря строительства, который создается в результате подсчета объема предстоящих работ. Однако многие подрядчики срывают сроки, и эксперт находится на объекте до завершения всех работ дольше, чем предполагалось. При этом гонорар остается прежним в связи с жесткими рамками стандартного договора. Поэтому профессиональный специалист всегда помогает подрядчикам выдерживать сроки или нагонять их без потери качества строительного производства», – объясняет г-н Костерев.
Мнение
Владимир Гуревич, главный инженер ООО «Испытания. Диагностика. Контроль»:
– Участвуя в различных конкурсах на проведение строительного контроля, мы неоднократно сталкивались со случаями, когда на конкурс заявлялись и даже выигрывали компании, деятельность которых даже не связана со строительством, например, мебельная фабрика или компания-однодневка, созданная за месяц до конкурса. Конечно, на стадии рассмотрения документов заказчик вправе отклонить сомнительную организацию, но это занимает время, требует проведения дополнительных конкурсных процедур, из-за этого страдает работа. Очень хорошим выходом является установление таких требований со стороны заказчика, чтобы участник конкурса на выполнение строительного контроля имел сертификат, подтверждающий его деловую репутацию в этой области, располагал аккредитованной лабораторией, имел опыт выполнения аналогичных работ и мог подтвердить его документально.
Тепловой «неэконом»
Отказ от обязательной установки тепловых счетчиков в новых домах, по мнению экспертов, противоречит взятому в стране курсу на энергоэффективность.
Минстрой РФ в начале июня выступил с предложением отказаться от обязательной установки тепловых счетчиков в каждой квартире в новостройках. Ведомство аргументировало столь неожиданную инициативу ростом количества жалоб со стороны граждан на соседей, которые существенно сбавляют температуру или отключают обогрев своих квартир. Из-за этого, в силу технологических особенностей тепловых сетей, людям в своих помещениях приходится «подкручивать вентиль». Соответственно, у них растет и плата за предоставляемую коммунальную услугу.
Напомним, сама установка приборов учета тепла и воды стала обязательна в возводимых домах с 2013 года. Как правило, их монтируют за свой счет строительные или управляющие компании.
Инициативу Минстроя РФ застройщики комментируют достаточно аккуратно. Как отметили в Компании Л1, бывают случаи, когда собственники квартир, которые после сдачи дома еще там не живут, отключают отопление для сокращения коммунальных платежей. В итоге при проведении пусконаладочных работ, которые в новых жилых комплексах продолжаются еще некоторое время после сдачи дома в эксплуатацию, возникают проблемы.
По словам директора по строительству ООО «ПСБ ЖилСтрой» (ГК «БФА-Девелопмент») Дмитрия Михайлова, для застройщика отмена обязательной установки теплосчетчиков – конечно, плюс. «Нет затрат на оборудование, монтаж и наладку, остается только возможность установки. Меньше работы, значит, меньше ответственности. Но если рассматривать эту инициативу с позиции пользователя, то я бы высказался за счетчики, они стимулируют людей к экономии. Только необходимо урегулировать правила расчета», – добавил он.
Крайне негативно к инициативе относятся производители приборов учета. Они считают, что предлагаемое ведомством новшество противоречит взятому в стране курсу на энергоэффективность. Кроме того, как прогнозируют специалисты, при реализации идеи Минстроя на практике рынок поквартирных приборов учета может рухнуть в 15–20 раз. Производители будут поставлены на грань разорения.
Генеральный директор ГК SAYANY Игорь Кузник отмечает, что предложение Минстроя не соответствует принципам государственной политики в области энергосбережения и направлено на дестимулирование жителей многоквартирных домов к рациональному потреблению тепла. «В стране установлены уже миллионы квартирных приборов учета тепла, не припоминаю ни одного случая конфликтов между соседями из-за теплосчетчиков. А если Минстрой озабочен проблемой перетока тепла из одной квартиры в другую, то следует поднимать вопрос об увеличении тепловой изоляции стен между квартирами», – полагает он.
Менеджер по индивидуальному биллингу ООО «Данфосс» Светлана Никитина уверена, что в сложившейся ситуации виноваты не экономные соседи, а некорректные формулы для расчета платы, разработанными Минстроем. «Недочеты в них приводят к неправильному распределению той доли затрат тепла в доме, которую жители не могут регулировать. А именно затрат на отопление мест общего пользования и тепла от стояков отопления. В результате жителям, отключившим батареи, по этим формулам вообще ничего не начисляют, а жители с высокими показаниями оплачивают еще и большую долю расходов на ОДН (общедомовые нужды). Необходимо как можно скорее внести исправления в формулы. В них можно установить также минимальный допустимый порог потребления по индивидуальным приборам, который будет оплачиваться жителем в любом случае», – отмечает специалист.
Мнение
Светлана Никитина, менеджер по индивидуальному биллингу ООО «Данфосс»:
– «Умные» приборы необходимо внедрять централизованно как минимум в рамках целого дома, а в идеале и в целом микрорайоне. Это исключит возможные нестыковки отдельных частей и элементов общей системы автоматизированного учета. А централизованное внедрение реализуемо на практике только в новом строительстве, так как в существующих домах организовать жителей для централизованной установки фактически нереально.