Использование поверхностно-активных добавок для производства бетона

Поверхностно-активные добавки, вводимые в смесь в весьма малых дозах (в десятых и сотых долях процента от веса цемента) благодаря своей высокой поверхностной активности, адсорбируются в виде тончайшего слоя на зернах вяжущего и других мелкозернистых компонентов и видоизменяют характер поверхностных явлений при смачивании зерен водой. При имеющемся содержании воды в бетонной смеси благодаря поверхностно-активным добавкам заметно повышается подвижность смеси, улучшаются ее пластические свойства. При сохранении заданной подвижности представляется возможным снизить расход воды в смеси примерно на 10—12% и за счет этого повысить плотность бетона или снизить расход вяжущего. Это дало основание назвать такие поверхностно-активные вещества пластифицирующими добавками. Применяемые в настоящее время на бетонозаводах поверхностно-активные вещества можно разбить на две группы:

1. гидрофилизующие, или смачивающие, добавки, повышающие гидрофильность веществ, на которых они адсорбируются; к таким добавкам относятся, например, сульфитно-спиртовая барда (отходы при производстве гидролизного спирта или дрожжей) и ее полимеры (продукты очистки барды от примесей сахаристых веществ);

2. гидрофобизующие добавки, которые сами по себе могут быть и не гидрофобны, но способны при адсорбировании на поверхности цементных частиц придавать им гидрофобные свойства. К таким поверхностно-активным веществам относятся, например, мылонафт-водорастворимая натриевая соль нефтяной кислоты - и аналогичный ему продукт - асидол, некоторые высшие жирные кислоты (олеиновая, пальмитиновая), обработанные щелочью древесные смолы и т. п.

 

Действие гидрофильных добавок заключается в понижении структурной вязкости цементного теста и бетонной смеси благодаря смачивающему эффекту и приданию смеси повышенной подвижности вплоть до текучести, в зависимости от размера добавки. Бетонные смеси с пониженной структурной вязкостью, как правило, используют при торкретировании поверхностей. Размер добавки сульфитно-спиртовой барды (ссб) составляет 0,20— 0,25% от веса цемента в расчете на сухое вещество добавки. Существенное увеличение содержания добавки ссб приводит к отрицательным результатам - заметному снижению прочности бетона и замедлению роста прочности в раннем возрасте. Гидрофобизующие добавки, введенные при затворении бетонной смеси в весьма небольших количествах, например мылонафт в количестве 0,07—0,10% от веса цемента, увеличивают ее подвижность, хотя в меньшей степени, нежели гидрофильные добавки, и повышают пластическую вязкость, удобообрабатываемость и нерасслаиваемость бетонной смеси. Пластифицирующий эффект гидрофобизующих добавок повышается с уменьшением содержания цемента в бетоне, т. е. он позволяет повышать качество тощих бетонных смесей, что имеет большое экономическое значение (гидрофильные добавки проявляют свой эффект в более жирных составах бетона). Снижение водопотребности тощих бетонных смесей составляет 9—12%, а тощих растворов—15—20%. Необходимо отметить, что некоторые поверхностно-активные вещества, особенно из числа гидрофобизующих, способствуют при перемешивании в бетоносмесителях вовлечению воздуха в смесь в виде мельчайших пузырьков (сфероидов). При этом значительно увеличивается относительное объемное содержание цементного теста и раствора в бетонной смеси и улучшаются ее пластичность и подвижность.

 

К таким воздухововлекающим парообразующим добавкам относятся смоляные кислоты, обработанные щелочью (омыленный древесный пек, абиетиновая кислота, винсол и др.). Их применение связано с повышением микропористости бетона, что допустимо в определенных видах изделий. Пластификаторы обладают ценным свойством замедлять ход седиментационных процессов и уменьшать количество и размеры крупных сообщающихся капиллярных ходов и полостей в цементном тесте и соответственно в отвердевшем цементном камне бетона. Как показали исследования, высокий адсорбционный эффект поверхностно-активных веществ приводит к уменьшению размеров кристаллов новообразований в процессе твердения вяжущих веществ (увеличивается мелкозернистость кристаллических составляющих цементного камня), а следовательно, к большей однородности структуры и к повышению стойкости цементного камня. Повышение плотности в результате уменьшения водопотребности бетонной смеси и улучшения ее технологических свойств, а также образования более мелкой кристаллической решетки в цементном камне значительно повышает водонепроницаемость и морозостойкость бетона.