Методы повышения качества бетонных смесей с помощью химических веществ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ИРРИГАЦИИ И МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Реферат

предмет: "Организация и технология гидромелиоративных работ"

тема: "Методы повышения качества бетонных смесей с помощью химических веществ"

Усмонова М.

Ташкент, 2021

План

Введение

1. Характеристики бетона

2. Способы повысить прочность бетона

3. Добавки для сухих строительных смесей

4. Задачи, выполняемые воздухововлекающими добавками

5. Принцип действия модификаторов противоморозного действия

Заключение

Источники



Введение

Представлен анализ эффективности различных добавок, в том числе пластифицирующих добавок комплексного действия, их механизм действия в зависимости от исходного сырья, а также технология использования на примере опыта массового применения модифицированных бетонных смесей в монолитном строительстве. Высокие темпы возведения зданий и сооружений, особенно жилищного назначения, требуют применения различных методов по сокращению сроков строительства, не снижая качества. Это в свою очередь вызвало массовое применение химических добавок в бетоны и растворы. В зависимости от задач, стоящих перед строителями, широкий спектр химических добавок позволяет решать как узкие задачи, так и применять добавки с универсальными возможностями. Применение добавок обеспечивает экономический эффект за счет снижения энергоемкости и ресурсосбережения за счет сокращения сроков строительства и повышения качества итогового продукта. Работа с добавками требует определенной культуры производства от работников, уровня их образованности, а также системы управления качеством работ.

пластифицирующий монолитный строительство



1. Характеристики бетона

пластифицирующий монолитный строительство

Бетон имеет уникальные характеристики - это прочный и негорючий материал, сырье для его производства общедоступно во всех регионах. Производство его недорого и экономически выгодно.

Бетон хорошо работает на сжатие, и плохо - на растяжения и изгиб. Решением проблемы повышения прочности бетона стало изобретение железобетона - при изготовлении монолитных конструкций сначала устанавливается арматурный каркас, а потом укладывается бетонная смесь.

Защитный слой бетона предохраняет металл арматуры от разрушающей коррозии, а бетон принимает на себя сжимающие нагрузки, а арматура противостоит растягивающим и изгибающим усилиям. Применение железобетонных конструкций в строительстве с каждым годом увеличивается, появляются новые технологии и новые требования к характеристикам бетона и арматуры.

Прочность бетона является одной из важнейших его характеристик, которая обеспечивает возможность противостоять внешним нагрузкам и воздействиям. Она всегда была и будет неотъемлемой важной характеристикой надежности железобетонных конструкций. А потому вопросом как повысить прочность бетона профессиональные строители будут интересоваться всегда.

Большая часть прочности бетона обеспечивается характеристиками инертных заполнителей (щебень, песок). Фракционный состав и точный подбор дозировки инертных материалов, их физико-химические свойства и размеры - всё это играет большую роль в повышении прочности бетона.

Целями внесения в состав смесей добавок являются:

· Повышение качества раствора, придание ему особых свойств, требуемых технологией применения;

· Улучшение качества готовой конструкции.



2. Способы повысить прочность бетона

Самый распространенный, простой и известный «бытовой» способ повышения прочности бетона - увеличение количества цемента в растворе. Чем выше в смеси содержание цемента, тем выше класс бетона, и выше его прочностные характеристики. Получается своеобразный «бетон повышенной прочности своими руками». При всех видимых плюсах, этот способ даёт эффект повышения прочности лишь до определенного момента. При высоком содержании цемента в смеси резко понижается предел прочности готового бетона - бетон становится прочным, но очень хрупким. Плюс ко всему, такой способ приводит к значительному удорожанию строительства, ведь цемент - это самый дорогой компонент раствора.

Научно обоснованный и проверенный на производстве способ повышения прочности бетона - это введение в состав бетонной смеси химических добавок с различными характеристиками.

Добавки в бетон существуют самых разных видов и отличаются своим действием. Химически активные вещества добавок активируют весь цемент в бетонной смеси, снижают потребность раствора в воде, тем самым уменьшается водоцементное соотношение, что напрямую влияет на повышение прочности бетона.

Присадки, используемые в приготовлении бетонных смесей, можно разделить по назначению на следующие группы:

· Газообразующие и воздухововлекающие присадки, позволяющие изготавливать пористые изделия и конструкции.

· Защищающие стальные компоненты железобетонных конструкций от коррозии или замедляющие ее.

· Изменяющие основные свойства раствора. С помощью них можно повысить пластичность смеси, уменьшить или увеличить подвижность, сделать бетон менее или более вязким.

· Обеспечивающие прочностные характеристики при затвердевании. Данные присадки влияют на процессы затвердевания, замедляя или ускоряя их, на гидратацию раствора, улучшая схватывание, регулируют твердение, обеспечивая оптимальный набор прочности.

· Позволяющие производить заливку конструкций при минусовых температурах, обеспечивая качественное застывание раствора в мороз.

· Придающие готовым изделиям дополнительные свойства: повышенную прочность, термостойкость, стойкость к коррозии и воздействию влаги.

· Придающие необходимый цвет бетонным изделиям (декоративные добавки).

· Снижающие коэффициент усадки и противодействующие появлению трещин.

Использование бетонных растворов с добавками позволяет значительно повысить рентабельность строительства и выполнять многие работы в неблагоприятных условиях. Присадки дают возможность отказаться от различного дорогостоящего оборудования, которое требуется применять по технологии (строительных вибраторов, подогревающих аппаратов и т. п.). Например, благодаря им стала возможным доставка и бетонирование при минусовых температурах без ущерба качеству результата. Повышение скорости застывания бетона при помощи химических веществ позволяет ускорить темпы строительства.

Для удобства при использовании добавки разделены на несколько групп, что зафиксировано в нормативной документации разных стран. Так, по стандарту на химические добавки пластификаторы делятся на следующие группы:

1. Регулирующие свойства бетонных смесей:

1.1. пластифицирующие:

- пластифицирующие I группы (суперпластификаторы);

- пластифицирующие II группы (сильнопластифицирующие);

- пластифицирующие III группы (среднепластифицирующие);

- пластифицирующие IV группы (слабопластифицирующие);

1.2. стабилизирующие;

1.3. водоудерживающие;

1.4. улучшающие перекачиваемость;

1.5. регулирующие сохраняемость бетонных смесей:

- замедляющие потерю подвижности;

- ускоряющие потерю подвижности;

1.6. поризующие:

- воздухововлекающие;

- газообразующие;

- пенообразующие (для легких бетонов).

2. Регулирующие твердение бетона:

- ускоряющие твердение;

- замедляющие твердение;

- противоморозные I и II групп.

3. Регулирующие свойства бетона:

- кольматирующие;

- воздухововлекающие;

- газообразующие;

- гидрофобизирующие I, II и III групп;

- повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре.

В зависимости от количества входящих в состав добавок продуктов они подразделяются на однокомпонентные (ДО) и комплексные (ДК). По агрегатному состоянию добавки подразделяются на жидкие - Ж, пастообразные - П, твердые - Т. По химической природе добавки подразделяются на органические и неорганические. В зависимости от водородного показателя (значение рН) добавки подразделяются на кислые, нейтральные и основные

Регулирование свойств цементных систем с помощью функциональных добавок предусматривает воздействие на свойства растворных смесей (водопотребность, водоудерживающую способность, пластичность, сроки схватывания) и на свойства затвердевших растворов (пористость, деформации и др.). Химическая природа применяемых добавок различна (таблица), что и определяет многообразие механизмов их влияния на твердеющие системы, образующиеся при затворении цементных систем водой.

3. Добавки для сухих строительных смесей

Назначение (группа добавок)	Фазово-химический состав	Назначение (группа добавок)	Фазово-химический состав
Водоредуцирующие (водопонижающие) суперпластификаторы	Соли сульфонированных, меламинформальдегидных (СМФ) или нафталинформальдегидных (СНФ) полимеров	Пеногасители	Жидкие углеводороды и полигликоли на инертном носителе (аморфном кремнеземе)
Водоудерживающие	Водорастворимые модифицированные эфиры целлюлозы: - метилгидроксиэтил; - метилгидроксипропил; - этилгидроксиэтил; - карбоксиметил и др.	Ускорители схватывания	Алюминат натрия Гидросиликат натрия Поташ
		Замедлители схватывания	Винная, лимонная кислоты и их соли, глюконаты
Загущающие (реологические)	Эфиры крахмала (гидроксипропиловых), модифицированные бентониты (гекторит)	Ускорители твердения и упрочнители	Формиат кальция Родонит кальция Карбонат лития Микрокремнезем
Полимерные (редиспергируемые порошки)	Гомо- и сополимеры винилацетата, винилверсатата, стирола, акрилата, бутадиена и др.	Гидрофобизирующие	Стеараты кальция, магния, цинка Силиконовые смолы на носителях
		Противоусадочные расширяющиеся	Алюминаты и сульфоалюминаты кальция, активный глинозем. Органические высокомолекулярные соединения
Воздухововлекающие (порообразователи)	ПАВ, органические сульфокислоты, соли органических кислот, нейтрализованная винсоловая смола	Противоморозные (ведение работ при низких и отрицательных температурах)	Нитраты, нитриты, формиат кальция, мочевина, коалесцеты
		Уменьшающие биохимическую коррозию	Добавки фунгицидного и биоцидного действия

Для получения качественной укладки бетонной смеси в раствор необходимо добавлять количество воды, превышающее величину, необходимую для гидратации. В свою очередь, излишняя вода снижает расчетную прочность бетона. Выходом из данной ситуации и является применение пластифицирующих добавок в бетон и их новейшей модификации - суперпластификаторов. Химические добавки данной группы позволяют получать не жесткую, подвижную бетонную смесь без снижения расчетной прочности бетона.

Способность водоредуцирующих добавок, в том числе и наиболее часто используемых в составе сухих смесей суперпластификаторов (СП), снижать водопотребность растворной смеси основана на следующем механизме их действия. Добавка суперпластификатора адсорбируется на гидратирующих цементных зернах и уменьшает их агрегацию (слипание) по следующим причинам:

1) из-за увеличения сил отталкивания между твердыми частицами рост абсолютной величины дзета-потенциала (однополярность поверхностного заряда частиц);

2) из-за увеличения сродства твердой и жидкой фаз (если частицы более энергично притягиваются жидкой фазой, чем друг другом, они будут диспергироваться);

3) из-за создания стерических (пространственных) препятствий вследствие сорбции неионных полимеров частицами, что может ослаблять притяжение между ними (большинство суперпластификаторов являются полимерами).

Применение суперпластификаторов особенно актуально в монолитном строительстве, где используются бетоно- и автобетононасосы, работа с которыми требует выполнения жестких условий по подвижности смесей.

Использование пластификаторов также позволяет получать следующие преимущества при бетонировании:

· Окончательные прочностные характеристики бетона на 25 % выше, чем при использовании традиционного состава смеси;

· Хорошая удобоукладываемость бетона позволяет исключить операцию вибрирования;

· Возможно использование таких смесей для заливки густоармированных стеновых конструкций, колонн;

· Повышенная плотность бетона оказывает положительное воздействие на водонепроницаемость материала в процессе эксплуатации;

· Морозостойкость бетона повышается почти в два раза;

· Повышается стойкость к трещинообразованию и снижается усадка;

· Для заводов, специализирующихся на жби, применение суперпластификаторов позволяет сократить время пропаривания продукции или температуру процесса, что позволяет существенно сэкономить энергоресурсы;

· Сцепления бетона и арматуры увеличивается в 1,5 раза.

Возможно применение суперпластификаторов в сочетании с другими добавками. Как правило, используют двухкомпонентные модификаторы, что позволяет получать бетоны с уникальными качественными характеристиками.

4. Задачи, выполняемые воздухововлекающими добавками

Химические модификаторы этой группы способствуют образованию в бетонной смеси воздушных микропузырьков. Наличие таких микропор существенно повышает морозостойкость бетона благодаря пространству, которое может занимать расширяющаяся при замерзании вода, проникшая в бетон.

Воздухововлекающие добавки повышают тепло- и шумозащитные свойства стен, фундаментов, потолков, улучшают стойкость бетона к расслоению, дают возможность экономии цемента и песка, совместимы с другими модификаторами.

Использование воздухововлекающих добавок приводит к некоторому снижению прочности конструкции, поэтому их применение при получении высокопрочных бетонов не допустимо.



5. Принцип действия модификаторов противоморозного действия

Воздух

Основной задачей применения противоморозных добавок является обеспечение возможности проведения бетонных работ при отрицательных температурах в условиях отсутствия подогрева бетонной конструкции. Особо эффективные добавки позволяют работать с бетонными смесями при -250С. Однако они применяются редко и только в случаях крайней необходимости.

Суть застывания бетонной смеси - процесс гидратации цемента, то есть кристаллизация минералов, содержащихся в цементе, при их контакте с водой. Скорость процесса существенно зависит от температуры, при которой он происходит. При низких плюсовых температурах твердение смеси существенно замедляется, при отрицательных - из-за замерзания воды прекращается совсем. Главные задачи противоморозных модификаторов - снизить температуру замерзания воды затворения и ускорить процесс затвердевания бетонной смеси.

Существует мнение, что противоморозные добавки вызывают рост коррозионных процессов арматуры. Однако новые виды модификаторов с содержанием нитрита натрия и нитрит-нитрат кальция являются ингибиторами, то есть замедлителями коррозии.

В качестве противоморозных добавок в условиях индивидуального строительства целесообразно использовать соли органических кислот, таких как, например, формиат натрия. Они оказывают меньшее негативное влияние на здоровье, по сравнению с нитритом натрия, и удобны в применении.

Существует и второе предубеждение против модификаторов противоморозной группы - более низкая прочность бетонов с добавками по сравнению с материалом без добавок. На самом деле, в начальный период твердения смеси с модификаторами наблюдается некоторое отставание по прочностным свойствам, которое к нормативным 28 суткам полностью исчезает. Далее зачастую наблюдается больший рост марочной прочности бетонов с противоморозными добавками по сравнению с традиционными смесями.

По применению противоморозных добавок можно сделать следующие положительные выводы:

· Они увеличивают плотность, следовательно, водонепроницаемость;

· Способствуют росту прочностных характеристик;

· Оказывают ингибирующее воздействие на коррозионные процессы, которым подвержена стальная арматура.

Добавки, влияющие на скорость процесса твердения бетона

Ускорители твердения - это добавки, которые могут применяться в комплексе с пластификаторами, несколько замедляющими процесс застывания бетонной смеси.

Некоторые области применения модификаторов-ускорителей:

· При проведении нестандартных заливок, когда для скорого продолжения работ требуется быстрое застывание нижнего слоя;

· При бетонировании в условиях пониженных температур, для ускорения процесса гидратации;

· При изготовлении сборных бетонных и железобетонных конструкций из бетонных смесей на плотных и на пористых заполнителях.

Применяют добавки как отечественных, так и зарубежных производителей. Предлагаются добавки для зимнего бетонирования, ремонтных работ, производства ЖБИ, а также сверхсильные модификаторы-ускорители для торкрет-бетонов.

Замедлители схватывания бетонов служат для увеличения срока живучести бетонных смесей. Они применяются в случаях необходимости перевозки бетонной смеси на дальние расстояния или при невозможности немедленного начала работ по заливке бетона.

Армирующие полимерные добавки

Для улучшения стойкости бетонов к деформирующим нагрузкам была разработана технология эффективного дисперсного армирования смеси полимерными волокнами - фиброй.

Армирующие полимерные добавки используются в конструкциях, в которых необходимо предотвратить возможность образования пластических усадочных трещин: при устройстве полов производственных, складских помещений, теплых полов, в строительстве гидротехнических сооружений, дорог, для торкрет-бетонов.

Для дисперсного армирования применяются полимерные волокна следующих видов:

· Стекловолокнистая фибра - для армирования бетонов с нормальным и мелким зерном;

· Фибрин - волокна, применяемые для мелкозернистых бетонных смесей;

· Фиберфлекс - волокна белого или соломенного цвета, обработанные специальными составами, обеспечивающими эффективное сцепление с компонентами смеси и повышение стойкости бетона к агрессивному действию атмосферных явлений и химических веществ;

· Волокна целлюлозы - нерастворимы в воде, растворах кислот и щелочей, органических растворах.

Качество бетонной смеси, используемой при строительстве, - один из определяющих факторов долговечности и прочности сооружения. Получить бетон с оптимальным сочетанием таких важных свойств, как подвижность, прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, можно только при использовании современного оборудования, точном соблюдении технологии и применении современных, эффективных модифицирующих добавок для бетона.

Со второй половины ХХ века в условиях индустриального строительства применение так называемых «традиционных» материалов в чистом виде стало встречаться все реже. Все чаще начали пользоваться материалами с совсем иными свойствами или составами, частично меняющими свойства ранее применявшихся материалов. Среди таких веществ появились химические добавки. Массовому применению этих добавок предшествовало серьезное теоретическое обоснование. Добавки уже тогда делились по их предназначению: ускорители схватывания и твердения портландцемента и шлакопортландцемента; замедлители схватывания и твердения цементов; добавки для улучшения обрабатываемости бетонной смеси; добавки для повышения водостойкости строительных материалов, химсоставы препятствующие преждевременному осаждению воды на бетоне; добавки для повышения морозостойкости свежеуложенного бетона и др. В зависимости от свойств исходного сырья и с целью придания необходимых свойств бетонам и растворам химические добавки применялись и применяются в строительстве во всем своем разнообразии. Востребованы и в настоящее время добавки хлорида, нитрата и нитрита кальция, которые при взаимодействии с С3А и С4AF приводят к образованию низкохлоридной, низконитратной и низконитритной форм соответствующих солей. Для суперпластификаторов применяются сульфированные меломиноформальдегидные смолы и комплексные добавки на их основе, продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, модифицированные лигносульфонаты. Основным ингредиентом ускорителя твердения бетона могут быть алюминат натрия, гидроксид либо карбонат натрия и кальция, триэталомин, сульфат трехвалентного железа и фтористый натрий.

Современный уровень технологии позволяет представить бетоны будущего, имеющие: - высокие физико-технические характеристики: класс прочности В 40… В 80; - низкую проницаемость для воды (эквивалентна маркам W 12 … W 20) и газов, низкую усадку и ползучесть, повышенную коррозийную стойкость и долговечность, т. е. характеристики, сочетание которых или преобладание одной из которых обеспечивает высокую надежность конструкций в зависимости от условий эксплуатации; - доступную технологию производства бетонных смесей и бетонов с вышеуказанными характеристиками, основанную на использовании традиционных материалов и сложившейся производственной базы. Представляется, что основным путем реализации концепции бетонов нового поколения является модифицирование бетонов с использованием более совершенных и технологических материалов. Это могут быть смесевые композиции из традиционных добавок в новых отпускных формах или специально синтезированные органические продукты.



Источники

1. https://core.ac.uk/download/pdf/49210434.pdf

2. https://zzbeton.ru/probeton/povyishenie-kachestva-betona-dobavki/

3. https://cemmix.ru/practical-issue/povyshenie-prochnosti-betona

4. https://www.navigator-beton.ru/articles/dobavki-dlya-betona-gidroizolyatsiya-prochnost-morozostojkost.html

Размещено на Allbest.ru

...