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.
Новинки от Doka представлены на выставке bauma CTT
Мировой лидер в производстве опалубочных решений – компания Doka – прекрасно известна на российском строительном рынке: в нашей стране представительство компании работает уже более 20 лет. Но лидер тем и отличается, что никогда не останавливается на достигнутом. На выставке bauma CTT, которая прошла с 4 по 7 июня в Москве, компания представила новую стальную рамную опалубку ReForma Standard plus.
Продукт предназначен для возведения железобетонных вертикальных монолитных конструкций – стен, колонн и шахт. Он ориентирован на сектор жилищного и коммерческого строительства и призван удовлетворить потребность рынка в быстроте и простоте сборки, надежности, долговечности и высокой экономической эффективности. Новая опалубка Doka обладает высокой несущей способностью до 90 кH/кв. м (в соответствии с ГОСТ 34329-2017), имеет профиль из высококачественной стали толщиной 3 мм и окрашенную с торцов фанеру с пленкой плотностью 220 г/кв. м. Требуемое число анкеров на высоту до 3,3 м составляет 2 шт., что является экономически выверенным решением.
«Производство будет организовано полностью по австрийским технологиям и стандартам качества. В то же время ReForma Standard plus – это новый продукт, созданный по оригинальным австрийским технологиям и доработанный с учетом эксплуатации в российских условиях», – рассказывает генеральный директор ООО «Дока Рус» Борис Ухов.
Быстрота и простота сборки ReForma Standard plus обеспечиваются благодаря наличию эллиптической вваренной втулки, использованию клинового замка и универсальности крепления компонентов. В частности, торцевые отверстия в раме позволяют формировать внешние углы, торцы и колонны, а подпорный раскос надежно крепится с помощью универсальной головки.
Благодаря углублению для распалубливания происходит быстрый демонтаж, а распалубочный угол ReForma Standard plus позволяет легко и безопасно переставлять опалубку шахт. Широкая линейка размеров щитов, начиная от 300 мм до 1350 и 2400 мм, обеспечивает быстроту сборки и универсальность применения. В совокупности все перечисленные характеристики новой опалубки Doka позволят обеспечить высокую экономическую эффективность и производительность на строительных площадках.
Новая опалубка впервые за всю 150-летнюю историю концерна будет производиться за пределами Австрии. Новое предприятие откроется летом этого года в особой экономической зоне (ОЭЗ) «Липецк». Выбор был не случайным: именно российский рынок сегодня динамично развивается и является одним из самых требовательных к качеству, долговечности и технологичности опалубки.
«Общий объем инвестиций в завод опалубки Doka в Липецке уже составил около 9 млн евро, – говорит генеральный директор ООО «Дока Липецк» Андрей Гусев. – Сотрудники проходят обучение в Австрии, у нас организованы тренинги. Таким образом, за новой опалубкой ReForma Standard plus, которая будет производиться на нашем заводе, стоит многолетний инженерный опыт мирового лидера рынка».
Завод, который разместится на территории в 6 га, будет оснащен оборудованием, аналогичным оборудованию на производстве Doka в Австрии. На предприятии будут созданы мощности для серийного производства до 70 тыс. кв. м стальной рамной опалубки в год.
«Первая серийная партия новой опалубки сойдет с полностью автоматизированного конвейера в середине лета, а в сентябре этого года мы дадим официальный старт продаж ReForma Standard plus, – отмечает Борис Ухов. – На выставке bauma CTT мы представили новинку широкой публике, получили высокую оценку и первые предзаказы, а совсем скоро мы увидим ReForma Standard plus в работе на многих строительных площадках России».
Среди прочих продуктов и образцов Doka, представленных на bauma CTT Russia, – щитовая опалубка перекрытий Dokadek, рамная опалубка Framax Xlife, деревянные опалубочные балки и стойки для перекрытий Doka, опорные леса Staxo и пр. На площадке Национальной сборной Worldskills по бетонным строительным работам во время выставки проходили тренировки на легкой опалубке Doka Frami.
Справка
Австрийский концерн Umdasch GmbH, которому принадлежит торговая марка Doka, основан в 1868 году, самому бренду недавно исполнилось 60 лет. В мире работает 160 филиалов, обеспечивая массовый экспорт продукции. Ежегодные объемы производства головного предприятия Doka в Австрии составляют 4 млн кв. м фанеры, 1 млн стоек перекрытия, 10 млн пог. м балок, 180 тыс. панелей рамной опалубки, 250 тыс. рам опорных лесов. Стеновые системы Doka представлены рамной и балочной опалубкой, круговой и фасадной, опалубкой для колонн и контрфорсами. Компания производит опалубку для перекрытий, подъемно-переставные системы, в том числе самодвижущиеся, опорные леса, а также защитные экраны, подмости и прочие системы безопасности.
В формате «эконом»
В настоящее время на рынке наиболее востребованы бюджетные универсальные сухие строительные смеси (ССС). Однако некоторые из них являются контрафактом и существенно проигрывают по качеству оригинальной продукции.
Ассортимент сухих строительных смесей постоянно растет. Производители продукции ориентируются как на застройщиков, так и на частных лиц, занимающихся ремонтом. Тенденции последних лет свидетельствуют, что большинство потребителей ориентируется на недорогие варианты.
Коррекция под рынок
Технический директор ООО «Полипласт Северо-Запад» Владимир Голубев рассказывает, что основные сырьевые компоненты, входящие в состав сухих строительных смесей, принципиально не меняются. К ним все так же относятся: минеральные и органоминеральные вяжущие вещества, заполнители, наполнители и функциональные добавки. При этом, отмечает он, роль последних в составах ССС в последние годы, безусловно, возросла.
«Новые направления в производстве любых строительных материалов диктуются тенденциями современного рынка, не исключение и ССС. В настоящее время большим спросом пользуются универсальные и относительно бюджетные товары, постепенно вытесняющие по объемам продаж аналоги из среднего и премиального ценовых сегментов», – отмечает Владимир Голубев.
Руководитель направления «Стройматериалы» компании «Леруа Мерлен» Алексей Шамов поясняет, что модифицирующие европейские добавки, которые используют производители, за последние годы выросли в цене. Однако существенно поднять цены на свою продукцию предприятия не могут из-за конкуренции. «Поэтому производители довольно часто стали переходить на модифицирующие добавки российского и китайского производства, вместо, например, немецкого или финского. Не могу сказать, что это ухудшило качество смесей – брендовые компании, которые следят за качеством своей продукции, удерживают средний уровень качества смесей. Но иногда от покупателей слышим, что тот или иной продукт «уже не тот». Многие производители стараются удешевить изготовление смесей, при этом не потеряв в качестве. Иногда это получается, иногда – нет», – признает специалист.
В целом же за последние годы количество видов ССС значительно увеличилось. По мнению генерального директора архитектурно-строительного бюро «Люксер» Николая Овчарова, и сама технология работы с сухими смесями за последние 30 лет существенно изменилась. «Что мы имели в конце 1980-х? Цемент, строительный гипс и шпатлевку. Собственно, всё. Причем шпатлевка чаще всего была уже в консистенции пасты, готовой к применению, так что назвать ее сухой смесью можно только условно. Даже клей для плитки в те времена готовили самостоятельно, смешивая цемент с клеем ПВА в определенных пропорциях. Для этой нехитрой, на первый взгляд, операции требовался серьезный профессионализм, так как качество и клея, и цемента было крайне нестабильно и пропорции приходилось определять "на глазок"», – вспоминает он.
Сейчас, говорит Николай Овчаров, совершенствование сухих смесей идет по нескольким направлениям: ускорение процесса нанесения, ускорение процесса высыхания смеси после нанесения, уменьшение расхода смеси. Для достижения этих целей используются разные технологии. Например, выравнивание стен проходит в несколько этапов: сначала с помощью цементной смеси или гипсовой штукатурки, затем грубой шпатлевкой и только после этого финишной шпатлевкой до зеркально-гладкой поверхности. Каждая смесь имеет свои особенности при нанесении, свою продолжительность высыхания. Другим важным аспектом работы с сухими смесями является широкое применение производителями различных синтетических добавок, которые не всегда совместимы друг с другом.
Избежать контрафакта
По словам специалистов, так как многие приобретатели ССС (будь то застройщики или физические лица) в силу сложившихся экономических причин стараются приобретать наиболее дешевые материалы, у них есть все шансы нарваться на контрафактную продукцию, которая не соответствует заявленным стандартам.
По мнению Владимира Голубева, самым эффективным способом борьбы с контрафактом были и остаются меры по ужесточению действующего законодательства в отношении физических и юридических лиц, нарушающих авторские права.
Как отмечает Алексей Шамов, среди сухих смесей больших брендов контрафакт встречается, но довольно редко. Среди менее модифицированных смесей, таких как цементно-песчаные смеси, стяжки, где необходимо выдерживать марочную прочность, встречаются и смеси без сертификатов. Иногда смесь, которая оказалась контрафактной, рассыпается, из-за этого приходится демонтировать конструкцию, заново проводить работы, а это затраты и физические, и денежные, и временные.
«В «Леруа Мерлен» за последние годы очень ужесточилась политика листинга любого товара, сбора документов и сертификации, которые необходимы для каждого продукта. Ни один товар не попадает на полку без проверки всех документов, необходимых по законодательству для продажи этого товара, включая сертификаты, ГОСТы. Более того, мы плотно работаем с нашими производителями и аудируем уровень производства на предмет соблюдения технологий. Так мы понимаем, что именно производит наш поставщик, какие материалы использует, и тем самым контролируем качество продукта», – резюмирует Алексей Шамов.
Мнение
Владимир Голубев, технический директор ООО «Полипласт Северо-Запад»:
– Вступившее в силу в конце прошлого года Постановление Правительства РФ № 717, в котором строительные смеси и растворы включены в перечень продукции, подлежащей обязательному декларированию, безусловно, улучшает ситуацию. Однако в текущих условиях рыночной экономики основополагающим фактором для потребителя остается конечная стоимость товара. Добросовестные производители всеми силами стараются защитить свой бренд и высокое качество, что сделать особенно сложно, так как в момент приобретения потребитель зачастую просто не в состоянии проверить качество продукции.
Фото: Никита Крючков