Использование добавок для улучшения свойств бетона

ГОУВПО

Дальневосточный Государственный  Университет

Путей Сообщения 
 
 

Кафедра: «Экономика строительства и

технология  строительных материалов» 
 

Реферат

На  тему: «Использование добавок для улучшения  свойств бетона» 
 
 
 
 

                                                                                           Выполнил: Богуш.А.Л

                                                                   Группа:43Г

    Проверил: Красовский  П.С. 

  Хабаровск

2010г.

Содержание:

Введение ________________________________________3

1.Свойства бетонов________________________________4

2.Виды и роль  добавок_____________________________9

3. Centrament Rapid 680 ___________________________11

4. Суперпластификатор с-3__________________________13

5. Суперпластификаторы___________________________15 

6. Применяемые современные добавки для бетонов___16 

Заключение______________________________________18 

Список литературы________________________________19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Бетоны - искусственные  каменные материалы, получаемые в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси, которая  состоит из вяжущего вещества, воды, мелкого и крупного заполнителя, взятых в определенных пропорциях.

Вяжущее вещество и вода являются активными составляющими  бетона. В результате реакции между  ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей.

Основную классификацию  бетонов производят по плотности, зависящей, от плотности цементного камня, вида заполнителей и структуры бетона.

Бетон ценен  тем, что ему можно придавать  самые разнообразные свойства, изменяя  в широких пределах прочность, плотность, теплопроводность, и изготавливать  из него сборные конструкции, изделия  и монолитные сооружения различной  формы и назначения.

Получить бетон, удовлетворяющий всем поставленным требованиям, можно при правильном подборе материалов, точном расчете  составов, при механизированных способах приготовления, укладки и уплотнения бетонной смеси, при правильном уходе  за уложенным бетоном в начальный  период его твердения.

Для регулирования  свойств бетона, бетонной смеси и  экономии цемента применяют различные  виды добавок в бетонах.

 Существует  несколько видов добавок: 

1. Химические  добавки, добавляемые в бетон  в небольшом количестве (0,1-2% от  массы цемента).

2. Тонкомолотые  добавки, добавляемые в бетон  в количестве 5-20% и более для  экономии цемента или для получения  плотного бетона при малых  расходах цемента.  
 

1.Свойства бетонов

Качество бетонов  и растворов обычно оценивается  показателями свойств, основными из которых являются: прочность при  сжатии и растяжении, средняя плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, техническая вязкость, воздухо-, газонепроницаемость, долговечность и др.

Технические свойства бетонной смеси

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством  бетонной смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность  заполнять форму при данном способе  уплотнения, сохраняя свою однородность.

Для оценки удобоукладываемости  используют три показателя:

подвижность бетонной смеси (П), являющуюся характеристикой  структурной прочности смеси;

жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси;

связность, характеризуемую  водоотделением бетонной смеси после  ее отстаивания.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют  как среднее двух определений, выполненных  из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость  бетонной смеси характеризуется  жесткостью.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для  выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси  в приборе для определения  жесткости.

Связность бетонной смеси обуславливает однородность строения и свойств бетона. Очень  важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При уплотнении подвижных бетонных смесей происходит сближение составляющих ее зерен, при этом часть воды отжимается вверх. Уменьшение количества воды затворения при применении пластифицирующих добавок и повышение водоудерживающей способности бетонной смеси путем правильного подбора зернового состава заполнителей являются главными мерами борьбы с расслоением подвижных бетонных смесей.

Удобоукладываемость бетонной смеси

Количество воды затворения является основным фактором, определяющим удобоукладываемость  бетонной смеси. Вода затворения (В, кг/м3) распределяется между цементным  тестом (Вц) и заполнителем (Взап): В= Вц + Взап. Количество воды в цементном  тесте определяют его реологические  свойства: предельное напряжение сдвига и вязкость, а следовательно, и  технические свойства бетонной смеси - подвижность и жесткость.

Водопотребность заполнителя  Взап является его важной технологической  характеристикой; она возрастает с  увеличением суммарной поверхности  зерен заполнителя и поэтому  велика у мелких песков.

Для обеспечения  требуемой прочности бетона величина водоцементного отношения должна сохраняться  постоянной, поэтому возрастание  водопотребности вызывает перерасход цемента. При мелких песках он достигает 15-25%, поэтому мелкие пески следует  применять после обогащения крупным  природным или дробленым песком и с пластифицирующими добавками, снижающими водопотребность.

Деформативные свойства бетона

Под нагрузкой бетон  ведет себя иначе, чем сталь и  другие упругиe материалы. Конгломератная структура бетона определяет его  поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.

Область условно  упругой работы бетона - от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором  по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.

Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях  и кратковременном нагружения для  бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины. 

Модуль упругости  бетона возрастает при увеличении прочности  и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением  модуля упругости.

При одинаковой марке  по прочности модуль упругости легкого  бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7-2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким  образом, упругими свойствами бетона можно  управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными  между собой:

Есж = Ер = Еб.

Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.

Ползучесть зависит  от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий  твердения и влажности. Меньшая  ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя - щебня из изверженных  горных пород. Пористый заполнитель  усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.

Преждевременное высыхание  бетона ухудшает структуру и увеличивает  его ползучесть. Однако насыщение  водой затвердевшего бетона может  вызвать рост ползучести.

Ползучесть и связанная  с ней релаксация напряжений может  играть отрицательную роль. Например, ползучесть бетона приводит к потере натяжения; в предварительно напряженных  железобетонных конструкциях.

Усадка и набухание  бетона

При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т.е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих. Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.

Для снижения усадочных  напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить  усадку бетона. Наибольшую усадку имеет  цементный камень. Введение заполнителя  уменьшает количество вяжущего в  единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен  заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому  усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.

Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется  и высыхает. Колебания влажности  бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут  вызвать появление микротрещин  и разрушение бетона.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона определяют путём попеременного  замораживания в холодильной  камере при температуре от 15 до 20°С и оттаивания в воде при температуре 15-20°С бетонных образцов кубов с  размерами ребра 10, 15 или 20 см (в зависимости  от наибольшей крупности заполнителя). Образцы испытывают после 28 суток  выдержки в камере нормального твердения  или через 7 суток после тепловой обработки. Контрольные образцы, предназначенные  для испытания на сжатие в эквивалентном  возрасте, хранят в камере нормального  твердения. Морозостойкость бетона зависит от качества примененных  материалов и капиллярной, пористости бетона. Объем капиллярных пор  оказывает решающее влияние на водопроницаемость  и морозостойкость бетона. Морозостойкость  бетона значительно возрастает, когда  капиллярная пористость менее 7%.

Водонепроницаемость бетона

С уменьшением объема капиллярных макропор снижается  водонепроницаемость и одновременно повышается морозостойкость бетона. Для уменьшения водонепроницаемости  в бетон при его изготовлении вводят уплотняющие (алюминат натрия) и гидрофобизующие добавки. Нефтепродукты (бензин, керосин и др.) имеют меньшее, чем у воды, поверхностное натяжение, поэтому они легче проникают  через обычный бетон. Для снижения фильтрации нефтепродуктов в бетонную смесь можно вводить специальные  добавки (хлорное железо и др.). Проницаемость  бетона по отношению к воде и нефтепродуктам резко уменьшается, если вместо обычного портландцемента применяют расширяющийся.

Теплофизические свойства бетона

Теплопроводность - наиболее важная теплофизическая характеристика бетона, в особенности применяемого в ограждающих конструкциях зданий.

Теплопроводность  тяжелого бетона в воздушно-сухом  состоянии 1,2 Вт/(м.°С), т.е. она в 2-4 раза больше, чем у легких бетонов (на пористых заполнителях и ячеистых). Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Панели наружных стен из тяжелого бетона изготавливают  с внутренним слоем утеплителя.

Теплоемкость тяжелого бетона изменяется в узких пределах -0,75-0,92 Вт/(м. С°).

Линейный коэффициент  температурного расширения бетона составляет около 0,00001 °С, следовательно, при увеличении температуры на 50 °С расширение достигает  примерно 0,5 мм/м. Во избежание растрескивания сооружений большой, протяженности  разрезают температурно-усадочными швами.

Крупный заполнитель  и раствор, составляющие бетон, имеют  различный коэффициент температурного расширения и будут по разному  деформироваться при изменении  температуры. Большие колебания  температуры (более 80°С) смогут вызвать  внутреннее растрескивание бетона вследствие различного теплового расширения крупного заполнителя и раствора. Характерные  трещины распространяются по поверхности  заполнителя, некоторые из них образуются в растворе, а иногда и в слабых зернах заполнителя. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения 

2. Виды , роль добавок.

Роль добавок  заключается, в основном, в активизации  процесса гидратации цемента, вызывающей ускоренное образование гелей. В  результате энергичных реакций обмена ускоренно выделяется свободная  известь в раствор и повышается растворимость силикатных составляющих цемента, что приводит к образованию  гелей гидроксидов металла и  кальция. Одновременно ускоряется коагуляция появляющегося коллоидного раствора, при которой сближаются зерна  цемента и частицы гидратных  новообразований.

Добавки вводят в состав вяжущих в процессе приготовления  растворов и бетонов с целью  изменения некоторых их физико-химических свойств(подвижности, удобоукладываемости, скорости твердения). Количество вводимых добавок устанавливают по имеющимся  указаниям или на основании лабораторных испытаний.  

По  характеру воздействия  на цементное тесто  различают следующие виды добавок:

Добавки, не вступающие в реакцию  с компонентами цемента, но повышающие их растворимость и  снижающие температуру замерзания воды.

Активизирующие  процессы гидратации цемента посредством  диспергации его зерен, разрушения силикатных составляющих и повышения  их растворимости в воде и снижающие  температуру замерзания воды.

Ускоряющие процессы гидратации цемента, вызываемые реакциями  обмена, которые приводят к образованию  гелей гидроксидов кальция и  снижают температуру замерзания воды.

Способствующие  выделению тепла при гидратации цемента и понижающие температуру  замерзания воды.

Полимерные  добавки

Полимерные добавки, вводимые в бетонные или растворные смеси для повышения качества бетонов и растворов, действуют  как поверхностно-активные вещества. Одни из них, увеличивая пластичность смесей и уменьшая водоотделение  в них, снижают водопотребность, в результате чего прочность бетонов  и растворов значительно возрастает. Добавки при определенных условиях переработки способны образовывать материал с пространственной структурой. При ТВО бетона полимеры переходят  в вязко-текучее состояние; кольматируя  поры бетона и повышая сцепление  заполнителей с цементом, они улучшают показатели качества таких физико-механических свойств бетона, как воздухо-, газо- и водонепроницаемость, морозостойкость, прочность при растяжении и пр. Кремнийорганические полимеры обладают способностью к газовыделению в  бетонной или растворной смеси, способствуют воздухововлечению. Это свойство в  сочетании с частичной гидрофобизацией  поверхности пор и капилляров повышает морозостойкость бетона и  раствора.

Добавки, повышающие водонепроницаемость  бетонов и растворов

Действие этих добавок сводится в основном к  кольматации в бетоне или растворе капилляров и других неплотностей сечением более 1 мкм, через которые мигрирует  влага, а также к улучшению  структуры, повышению плотности  цементного камня и приданию бетону и раствору водоотталкивающих (гидрофобных) свойств. При использовании добавок, улучшающих водонепроницаемость бетона и раствора, учитывают разницу  стоимости сэкономленного цемента, самих добавок и работ, выполняемых  без применения этих добавок. Технико-экономическая  эффективность применения полимерных добавок определяется стоимостью сэкономленного цемента (добавки являются пластифицирующими) и разницей в стоимости обычных  бетонов и заменяющих их бетонов  с добавками.

Добавки, повышающие морозостойкость  бетонов и растворов

Бетоны и растворы, как и другие каменные материалы, разрушаются под воздействием отрицательной  температуры, когда в результате увеличения объема воды при ее переходе из жидкого в твердое состояние  развиваются значительные усилия. Следовательно, сопротивляемость материалов воздействию  этих усилий (морозостойкость) зависит  от их плотности, прочности и наличия  в них незаполненных или неполностью  заполненных пор, в которых может размещаться лед, не создавая давления на стенки пор, или действуя на них с меньшим усилием. Эффективным способом повышения морозостойкости бетонов является введение в их состав добавок поверхностно-активных веществ. Благоприятное влияние пластифицирующих добавок типа СДБ на морозостойкость бетона заключается в том, что в их присутствии формируется более оптимальная структура бетона, но не микропористая, а плотная за счет замедления процесса схватывания цементного теста и более полной седиментации. Введение в бетонные или растворные смеси пластифицирующе-воздухововлекающих, воздухововлекающих и газообразующих добавок обеспечивает возникновение в смесях микропор шаровидной формы, что повышает морозостойкость бетонов и растворов. 

Добавки, повышающие коррозионную стойкость бетонов  и растворов и  придающие им бактерицидные  свойства

Для уменьшения или устранения коррозии бетонов и растворов, помимо выбора соответствующих цементов и заполнителей, необходимо полностью или частично связывать в бетоне свободный Са(ОН)₂ в нерастворимые или плохо растворимые водой соединения; максимально увеличивать плотность и водонепроницаемость бетонов и растворов; вводить добавки, уменьшающие объем пор и, следовательно, деформации расширения, гидрофобизацию бетона и раствора. Для связывания свободного Са(ОН)₂ в бетонные или растворные смеси вводят добавки, содержащие активный, аморфный кремнезем (трепел, кремнеземистая опоковидная порода, трепельная опока и др.)Эффективность мер повышения коррозионной стойкости бетонов и растворов, приготовляемых на основе клинкерных цементов, при воздействии химически агрессивной среды уточняется экспериментально. Рациональность введения добавок, повышающих коррозионную стойкость бетонов и растворов, устанавливают по разнице в стоимости мероприятий по поверхностной защите бетонных конструкций от коррозии или стоимости бетонов, приготовляемых на основе специальных цементов, и стоимости обычных бетонов и растворов с противокоррозионными добавками.

3.Centrament Rapid 680

Комплексная пластифицирующая добавка  с ускоряющим тверде-ние  эффектом в технологии производства сборного

железобетона  
 

Комплексная пластифицирующая добавка с ускоряющим твердение эффектом

в технологии производства сборного железобетона

Centrament Rapid 680 добавка  используется для ускорения твердения  при производстве на заводах  готовых железобетонных изделий.  При применении добавки возможно  снижение В/Ц и, соответственно, снижение расхода цемента. Добавка  применяется как при повышенных  температурах выдерживания изделий,  так и при пониженных температурах. Применение добавки при снижении  температуры воздуха в диапазоне  0 °С до +10 °С позволяет сохранить  темп набора прочности бетона. Эффективность действия добавки  зависит от марки цемента, температуры,  состава бетона и других факторов. Оптимальное количество добавки  должно быть определено, в каждом  отдельном случае посредством  предварительных испытаний в  условиях производства. При смене  марки или вида цемента необходимо  провести дополнительные испытания  на соответствие физико-механических  свойств бетона и бетонной  смеси требуемым параметрам.

                        4.Суперпластификатор С-3

Суперпластификатор  С-3 - разжижитель на основе лигносульфоната  нафталина производится в виде водного  раствора и сухого вещества и является одной из специальных отечественных  химических добавок для бетонов  разработанных в середине прошлого века. Наиболее популярные области  применения пластификатора С-3: производство железобетонных, бетонных изделий и  конструкций (плит, панелей перекрытий, массивных густоармированных конструкций, возведение монолитных строений); изготовления бетонных полов и покрытий, а также при производстве тротуарной плитки и малых архитектурных форм.

С-3 в количестве 0,4-0,7% сухого вещества от массы цемента  позволяет получать высокоподвижные, удобоукладываемые бетонные смеси, что упрощает их укладку и уплотнение. Возможны и промежуточные варианты: более высокая, чем обычно, удобоукладываемость  бетонной смеси при ее меньшей  водопотребности с выраженным приростом  прочности, или снижение расхода  цемента в подвижных или малоподвижных  бетонных смесях при обеспечении требуемой прочности бетона.

Эффекты от применения добавки:

Незначительная  экономия цемента 

Увеличение пластичности бетонных и растворных смесей по показателю удобоукладываемости до П5, что позволяет  бетонировать густоармированные и  обычные конструкции.

Снижение водопотребности  бетонной смеси на 10-20% для получения  равноподвижного бетона

Повышение прочности, плотности и однородности бетона, улучшение его структуры 

Получение гладкой  высококачественной лицевой поверхности  изделий различной формы 

Снижение трудозатрат при укладке бетонной смеси.

Отрицательные эффекты от применения добавки:

Добавка С-3 содержит опасные в биологическом отношении  фенол, формальдегид и производные  нафталина вызывающие как минимум  экземы у рабочих...

Недостатком добавки  С-3 является также содержание в нем 6-10% сульфата натрия Na2SO4 - активного  высолообразующего агента, являющегося  причиной появления стойких высолов  на поверхности бетона, бетонных изделий  и кладочного раствора и который  даже при малых концентрациях  может способствовать возникновению сульфатной коррозии бетона.

Способы применения:

1. Смешивание  с цементом и песком при  приготовлении сухих растворных  смесей

2. Растворение  в воде до 15-39% концентрации и  затем добавление приготовленного  раствора в бетоносмеситель после  введения основной массы воды затворения.

Также предлагаем Вам рассмотреть возможность  применения на вашем производстве такого суперпластификатора, как АрмМикс  Суперпласт.

Преимущества  применения суперпластификатора АрмМикс  Суперпласт перед добавкой С-3

1. Отсутствие высолов на бетоне и кирпиче

2. Низкий расход

3. Бесцветная  жидкость на водной основе