Будівництво та все що з ним пов'язане

Поверхнево-активні добавки, будучи введені в бетонну суміш при затворепіі, покращують характеристики бетону, підвищують його водонепроникність.

Невелика доза поверхнево-активних речовин, введена в будівельні розчини і в бетонну суміш, дозволяє змінювати структуру матеріалів у широких межах. А без цього, як відомо, неможливо поліпшити і технічні характеристики цих матеріалів.

За своєю дією поверхнево-активні добавки поділяються на гідрофобізующіе, покликані зменшувати змочування поверхні частинок цементу водою, і гідрофілізующіе, «зв'язують» воду, що не допускають переміщення її в тонких капілярах. 

Гідрофобізующіе добавки відрізняються високою поверхневою активністю. До них відносяться - абіетат натрію різні сорти каніфолевого мила, милонафт, олеат (мило на основі рослинних масел), а також мило, що отримується з деревного пеку, та ін

Механізм, що викликає зменшення смачіваемості поверхні частинок цементу водою, досить простий: карбоксильні групи, що входять до складу добавки, вступають у з'єднання з поверхнею частинок цементу. Таким чином, на поверхні утворюється нерозчинний кальцієво мило. Проникаючи у навколишнє середовище, вуглеводневі залишки молекули цього мила створюють на поверхні частинок своєрідну щетинку (ворс), яка виконує дуже корисну функцію, перешкоджаючи змочування частинок водою.

Гідрофобізующіе добавки сприяють рівномірному залученню повітря (у вигляді високодисперсний емульсії), що зменшує взаємне тертя між частинками компонентів бетонної суміші. Цей ж повітря, що виконує функції змащення, надає тим самим пластифікуючі дію. Тому в практиці бетонних робіт гідрофобізующіе добавки називають «воздухововлекающих добавками».

Ці добавки істотно не впливають на міцність зчеплення бетону з арматурою але знижують водопотребность цементного тіста і кілька подовжують терміни схоплювання. Вони різко підвищують морозостійкість та водонепроникність бетону, зменшуючи разом з тим його усадку, і значно підвищують солестойкость цементних розчинів і бетонів.

Випробування проводилися методом занурення зразків у агресивні рідини з термінами випробування - 1, 3, 6 і 9 місяців. Результати показали, що портланд-цементні розчини (приготовані при співвідношенні 1:3), зачинені на чистій воді, в агресивних рідинах майже повністю руйнувалися, у той час як зразки з добавкою абнетата натрію при тривалому зберіганні в агресивних рідинах виявилися вельми стійкими, показавши зростання міцності у соляному розчині і в розчину.

Портланд-цементні розчини, приготовлені з добавкою Абієтинова мила і хлористого кальцію, у 5-процентному розчині сірчанокислого магнію дали незначне зниження механічної міцності.

Аналогічні результати були отримані доктором технічних наук В. В. Стольніковим при випробуванні зразків цементних розчинів, приготованих з добавкою абнетата натрію, в насиченому розчині Na2S04.

З сказаннбго випливає, що абіетат натрію і окремо і разом з хлористим кальцієм істотно підвищує солестойкость цементних розчинів. Оптимальні його дозування повинні бути в кілька разів менше добавок мила з деревного пеку і милонафта, що мають низьку поверхневу активність і піноутворювальний здатність.

Дослідженнями і виробничою практикою доведено, що оптимальною є добавка абнетата натрію в кількості 0,05% і 0,075% хлористого кальцію до ваги цементу з розрахунку на тверда речовина.

При такій кількості добавки значно підвищується пластичність, водонепроникність і морозостійкість цементних розчинів і бетонів, але разом з тим дещо знижується їх механічна міцність. Хоча его зниження і не є настільки значним, все ж деякі дослідники рекомендують з метою компенсації втрати міцності крім абнетата натрію вводити до 2% хлористого кальцію; остання незначною мірою підвищує механічну міцність бетону в початкові строки твердіння.

При спільній добавці абіетата натрію і хлористого кальцію можна отримати більш високі міцнісні показники. Причому ефект може бути значно більшим, якщо ввести хлористий кальцій у мінімальній кількості, що забезпечує лише повну реакцію з абнетатом натрію. Дослідженнями кандидата технічних наук В. Д. Кузьміна встановлено, що для повної реакції з абнетатом натрію, введеним в бетонну суміш п кількості 0,05% від ваги цементу, необхідно брати 0,075% хлористого кальцію, вважаючи на суху речовину. Цими ж дослідженнями отримані й інші, не менш важливі результати. При витраті цементу від "260 до 300 кг/ж3 і ущільнення бетонної суміші звичайними способами вібрації завдяки цій добавці можна отримати практично водонепроникні бетони. Це підтверджувалося тим, що зразки бетону - циліндри розміром 15 X 15 см не пропустили воду навіть при тиску в 50 ати .

Практично водонепроникність бетону була досягнута шляхом зниження кількості води затворенпя завдяки пластифікуючими дії добавки при необхідної технологічної рухливості суміші. Цьому також сприяло ущільнення бетонної маси вібрацією, коли більшість повітряних капілярів перетворюється на замкнуті кулясті пори, і водовідштовхуюче дію гідрофобізована поверхні пор і капілярів.

Таким чином, переваги гідрофобізующіх добавок зводяться до наступного: вони трохи сповільнюють терміни схоплювання цементу; збільшують рухливість бетонної суміші та цементних розчинів, що дає можливість при постійній удобоукладываемости застосовувати менше водоцементне ставлення; знижують водоотделение; дещо зменшують усадочні явища в бетоні; підвищують опірність бетонних сумішей розшарування і не впливають на зчеплення бетону з арматурою.

При використанні цих добавок кількість залученого в бетонну емгеь повітря зростає, що сприяє зміні форми н структури пор. Наростання міцності бетону в початковий період трохи сповільнюється. Водонепроникність, морозостійкість і солестойкость бетонів підвищуються.

Гідрофілнзующне добавки роблять безпосередній пластифікуючі дію на частинки цементу, утворюючи на поверхні зерен водні плівки. При цьому гідратація цементу і наростання механічної міцності в початкові строки твердіння дещо сповільнюються. Згодом вони не перешкоджають наростання міцності.

До гідрофілізующім добавкам перш за все потрібно віднести сульфітно-спиртову барду (ССБ), яка збільшує рухливість цементних розчинів н бетонів. Це дозволяє у свою чергу зменшити водоцементне ставлення при збереженні необхідної удобоукладываемости. При досягненні бетоном 7-денного віку ССБ уповільнює виділення тепла при гідратації цементу; підвищує міцність, морозостійкість і водостійкість при незмінному витраті цементу п зниження водонемептпого відносини; сприяє збереженню однорідності бетонної суміші при перевезеннях за рахунок підвищення зв'язності; не робить істотного впливу на зчеплення бетону з арматурою; трохи сповільнює терміни схоплювання цементу, причому уповільнення зростає із збільшенням кількості введеної добавки.

Подальшими дослідженнями Е. Д. Кузьміна була встановлена можливість і ефективність спільного застосування гідрофобних і гідрофільних добавок, а саме абіетата натрію і сульфітно-спиртової барди; в цьому випадку остання сприяє утворенню дрібної кристалічної структури цементного каменю і трохи підвищує міцність.

За даними деяких дослідників, введення ССБ в кількості 0,2% при помолі цементного клінкеру залишає без змін такий важливий показник, як водопроникність бетону. Але якщо ввести цю добавку при змішування з бетонної суміші, то водонепроникність бетону підвищується. Абіетат натрію, хоча кілька і знижує його міцність, завдяки утворенню замкнутої пористості і гідрофобізації поверхні капілярів підвищує водонепроникність бетону.

На практиці найкращі результати були отримані при спільному введенні 0,15% сульфітно-спиртової барди і 0,02% абіетата натрію (від ваги цементу). При цьому водонепроникність і морозостійкість бетону значно підвищуються, а міцність його залишається незмінною. Для підтвердження цих результатів були проведені лабораторні випробування. Водонепроникність бетону визначалася на зразках у вигляді зрізаних конусів (висота і верхній діаметр становили 15, а нижній-19 см) за допомогою приладу Амслера. Цей прилад дозволив здійснити регулювання тиску води в межах від 0 до 50 ати.

Випробування піддавалися бетонні конуси в 7-денному віці, попередньо перебували протягом доби в умовах вологого і протягом 6 днів - водного зберігання (без форм). До моменту випробувань бокова поверхня зразків була покрита розплавленим бітумом, а потім зразки запресовуються в гарячі форми і встановлювалися на прилад. Тиск підвищувалася через кожні 24 години. Порівняльна оцінка водонепроникності бетону проводилася по максимальному тиску, який витримували зразки без ознак просочування води. Як допоміжний фактора характеризує певною мірою капілярну вологопроникність, було досліджено водопоглинання бетону. Крім того, зіставлення даних водонепроникності, морозостійкості й міцності дозволило дати більш об'єктивну оцінку впливу на властивості бетону різних добавок.

Оптимальні дози сульфітно-спиртової барди - 0,15%, абнетата натрію - 0,02% від ваги цементу як добавка в бетонну суміш з метою підвищення водонепроникності бетону встановлювалися в процесі випробування цементно-піщаних розчинів, а потім вже на бетонах. Спільне введення цих двох добавок дало досить позитивні результати.

При спільному введенні абіетата натрію і хлористого кальцію виходить нове з'єднання - абнетат кальцію, мабуть більш щільно бронюють мінералізовані бульбашки повітря, так як водонепроникність бетону в цьому випадку виявляється вище межі, встановленого багатьма дослідниками.

Підвищення морозостійкості бетону з добавкою тільки абіетата натрію і його спільної добавки з хлористим кальцієм підтверджується й іншими дослідженнями.

Міцність на стиск бетону з добавкою абіетата натрію і хлористого кальцію за загальноприйнятим положенням перебуває в залежності від кількості залученого повітря. Деякі дослідники вважають, що на кожен відсоток збільшення вмісту повітря в бетоні міцність його на стиск знижується на 3,5%, а на розтяг - на 2-3%.

Дослідженнями В. В. Стольнікова, Ю. М. Буття спільно з Т. І. Берковнчем доведено, що ця залежність не є пропорційною, так як, наприклад, при малих витратах цементу (150-190 кг/м3) міцність бетону зростає. За даними В. Ф. Журавльова, при спільній добавці абіетата натрію н хлористого кальцію до бетону міцнісні показники зразків у 6-місячному віці стають однаковими з контрольними.