Добавки бетона

Добавки вводятся в бетон с целью воздействия на химические и физические свойства свежего И затвердевшего бетона в соответствии с технологическими и механическими требованиями.

Так как они используются, как правило, в очень небольших количествах, ими можно пренебречь при объемных расчетах материала. Исключение представляют собой воздухововлекающие добавки  или же пластифицирующие добавки, как правило, суперпластификаторы, прежде всего, в случае с самоуплотняющимся, высокопрочным или сверхвысокопрочным бетоном. Добавки для бетона выпускаются в виде жидкости, порошка, гранул или суспензий.
Эффективность добавок, а также их безопасность с точки зрения кор­розии бетона и/или арматуры должны быть подтверждены в ходе первичных испытаний, которые учитывают условия работы на стройплощадке.
В результате воздействия температуры, времени, рецептуры бетонной смеси, вида и колебаний состава зерна заполнителя добавки иногда могут оказывать нежелательное действие (сепарация воды, изменение действия, повышения ползучести, склонности к расслаиванию свежего бетона и пр.). Особенно это касается случаев неправильной дозировки.
При производстве бетона с чувствительными к щелочной среде заполнителями щелочная масса, внесенная с добавкой и выраженная в эквива­ленте Na2O, не может превышать значение 0,02 масс-% от веса цемента. Кроме того, необходимо учитывать общее содержание допустимых в добавках галогенов (кроме фтора), выраженное в содержании хлоридов.
Количество вводимых добавок по  стандартам  не может превышать 50 г/кг цемента. При использовании нескольких добавок общим объемом до 60 г/кг цемента не требуется дополнительных разрешений. При большем количестве добавок требуется подтверждение того, что это не скажется отрицательно на механических характеристиках и долговечности бетона. При дозировке ниже 2 г/кг цемента добавку необходимо предварительно растворять в добавляемой воде или в ее части. При этом содержание воды в растворенных добавках, превышающее 3 л/ мЗ бетона, должно быть учтено при расчете фактического водоцементного отношения.
Для высокопрочных бетонов по германским стандаpтам количество пластификаторов или суперпластификаторов не может превышать 70 г/кг или 70 мл/кг цемента. При использовании нескольких добавок для высокопрочного бетона общее количество добавок ограничено 80 г/кг или 80 мл/кг цемента. Бетоны с очень пластичной или текучей консистенцией, как правило, производятся с использованием суперпластификаторов.
В таблице 1 представлен обзор по важнейшим добавкам, их составляющим и принципу действия в свежем бетоне. В разделе 3 дана детальная информация по пластифицирующим добавкам (пластификаторы и суперпластификаторы).
Кроме добавок, приведенных в таблице 1, для достижения определенных эффектов используют следующие вещества:
Газообразователи (порошок алюминия) для производства пористого бетона с паровой обработкой. В результате химической реакции препарированного алюминиевого порошка с гидроксидом кальция (Са(ОН)2) образовавшегося в результате гидратации, образуется водород. При этом, в основном, возникают закрытые, сферические воздушные поры.
Пеногасители (дибутилфталат, водорастворимые спирты, водоранестворимые сложные эфиры углекислоты или борной кислоты, силиконы, трибутилфосфаты) для удаления излишних пор.
Алифатические спирты (природные, восстановленные жирные кислоты) могут быть добавлены в бетон для снижения образования трещин в результате слишком быстрого высыхания открытых бетонных поверхностей.
Противогрибковые, бактерицидные и инсектицидные добавки (галогенизированные полифенолы, эмульсии диэльдрина, соединения меди).
Добавки для защиты арматуры от коррозии (нитрит натрия, нитрит калия, нитрит кальция) вызывают образование более выраженного пассивного слоя на поверхности арматуры и тем самым улучшают защиту от коррозии. Результаты долгосрочных исследований пока отсутствуют. 
  

Пластификаторы	Активные вещества (далее АВ) : в основном, лигнинсульфонаты, меламиновые смолы, конденсаты нафталинсульфоновой кислоты, полиакрилаты, эфир поликарбоксилата. Реже гидроксикарбоновые кислоты или их соли. Принцип действия (далее ПД) : основан на электрическом распределении зарядов и поляризации молекулярных цепей, которые откладываются на частицах цемента и мелкодисперсной каменной фракции и приводят к отталкиванию (диспергированию) частиц. При передозировке может возникать эффект замедления твердения и начала твердения, а также к сепарации воды и возникновению воздушных пор. Пластификаторы снижают потребность свежего бетона в воде и улучшают удобоукладываемость.
Суперпластификаторы	АВ: в основном, лигнинсульфонаты, меламиновые смолы, конденсаты нафталинсульфоновой кислоты, полиакрилаты, эфир поликарбоксилата. Реже гидроксикарбоновые кислоты или их соли. ПД: сравним с действием пластификаторов. Добавляются стерические и трибологические свойства, которые усиливают пластификацию. При улучшенной удобоукладываемости, которая сохраняется до часа, они значительно сокращают потребность в воде. Суперпластификаторы используются для производства текучего, самоуплотняющегося, высокопрочного и сверхвысокопрочного бетона.
Воздухововлекающие добавки	АВ: мыла из природных смол, например, винзо-резин (экстракт из корней сосны), алкилакриловые сульфонаты, лигнинсульфонаты, соли карбоксиловых соединений и протеиновые кислоты (ионные и неионные ПАВ) ПД: создание сферических, замкнутых и равномерно распределенных воздушных микропор для повышения сопротивления теплопередаче и устойчивости к плавителям.
Загустители	АВ: Соли высших жирных кислот, например, стеараты кальция. ПД: снижает водопоглощение бетона в результате капиллярного подсоса благодаря действию химикатов, заполняющих поры, способных к набуханию и/или обладающих гидрофобным действием (силикаты, фосфаты или силиконы, силаны). Они также обладают пластифицирующим действием и тем самым могут снижать содержание воды в свежем бетоне.
Замедлители	АВ: различают неорганические замедлители (пирофосфаты нартрия, борная кислота, оксиды) и органические замедлители (сахароза, глюконат, лигнинсульфонат, ацетон, лимонная кислота). ПД: обволакивание зерен цемента трудно растворимой пленкой, которая затрудняет процесс гидратации/гидролиза и тем самым замедляет твердение бетона и продлевает время "жизни" цемента.
Ускорители	АВ: Силикаты, алюминаты, карбонаты, формиаты, аморфные гидроксиды алюминия, сульфаты алюминия, хпориды (хпорид натрия) ПД: основан на действии составляющих добавки, которые, ускоряя переход в раствор составляющих цемента, вызывают интенсификацию гидратации, Т.е. твердения цемента. Этот процесс не всегда идентичен ускоренному твердению или быстрому набору бетоном ранней прочности.
Вспомогательные средства для нагнетания	АВ: порошок алюминия. ПД: улучшение текучести свежего бетона или раствора. Использование средств для улучшения нагнетания можно снизить потребление воды и осаждение. Как правило, эти средства вызывают небольшое набухание.
Стабилизаторы	АВ: Полисахариды, эфир целлюлозы, оксид полиэтилена. ПД: стабилизация гомогенной массы свежего бетона даже при очень мягкой консистенции. Снижает седиментацию и сепарацию воды.
Вспомогательные средства для вторичной переработки промывочной воды	АВ: ср. замедлители. ПД: ср. замедлители, способствует вторичному использованию промывочной воды, вырабатываемой при промывке смесителей.
Вспомогательные средства для вторичной переработки остаточного бетона	АВ: ср. замедлители. ПД: замедление твердения остаточного бетона в автобетоносмесителе до 72 часов. Использование остаточного бетона возможно при догрузке свежего бетона.
Восстановители хроматов	АВ: Восстановитель сульфат железа (11) ПД: Восстановление хрома Сг (VI) до Сг (111) с т. зр. содержания хрома, вызывающего аллергические кожные реакции.
Пенообразователи	АВ: Гидролизаты протеина, сульфонаты, лаурилсульфонаты, мыла, сапонин. ПД: введение воздушных пор для производства пенобетона или бетона с пористой структурой камня. Поры значительно крупнее, чем в случае использования воздухововлекающих добавок.