Ілюстрацією впливу мікрокремнезему (МК) на швидкість наростання міцності цементів, отриманих спільним розмолом клінкера, гіпсу й мікрокремнезему (ПО "Металург", м.Пікалево) є результати, наведені в таблиці 1 (випробування за ДСТ 310).
Таблиця 1. Властивості портландцементу, що містить мікрокремнезем (МК)
| Склад цементу, % | Прохід через сіто 0,08 % | Питома поверхня, см2/г | В/ц Розчину | Нормальна густина цементного тіста | Срок тужавління, Хв. | Активність | |||||||||
| Клінкер+тіпс | МК | Початок | Кінець | 2 доби | 7діб | 28 діб | |||||||||
| вигин | стиск | вигин | стиск | вигин | стиск | ||||||||||
| 100 | - | 93,5 | 3410 | 0,366 | 26,0 | 194 | 380 | 4,2 | 23,2 | 6,4 | 36,4 | 7,0 | 42,1 | ||
| 95 | 5 | 95,0 | 4560 | 0,384 | 26,0 | 213 | 356 | 5,0 | 28,5 | 7,2 | 39,3 | 8,7 | 48,3 | ||
| 92,2 | 7,5 | 95,0 | 4680 | 0,376 | 26,2 | 258 | 343 | 5,2 | 29,0 | 7,6 | 40,3 | 9,3 | 49,5 | ||
| 90 | 10 | 94,5 | 5130 | 0,388 | 26,0 | 272 | 301 | 4,9 | 26,4 | 6,5 | 35,5 | 8,8 | 48,3 | ||
Перелік деяких індивідуальних з'єднань - добавок прискорювачів тужавління й твердіння, застосовуваних у складі сухих будівельних сумішей, наведено в таблиці 2.
Таблиця 2. Добавки прискорювачі тужавління й твердіння для сухих будівельних сумішей (приклади)
| Найменування | Хімічна основа | Зовнішній вигляд | Дозування % мас. |
| Форміат кальціюPerstorp,Швеція | CaC2H2O4 | Білий порошок | 1-5 |
| Поташ ГОСТ 10690, Росія | K2CO3 | Білий порошок Білий порошок | 1-5 |
| Нітрат кальціяГОСТ 4142,Росія | Ca(NO3)2 | Білий порошок | 2-10 |
| Гідросилікат натрію Akzo-PQ, Голандія | Na2O.nSiO2.mH2O, де n=2-3,5; m=1,2-3 | Білий порошок | 0,5-2 |
| Карбонат літіяТУ 6-09-3728-83 | Li2CO3 | Білий порошок | 0,1-1,0 |
| Роксімат SA 502Родіа, Франція | y-Al2O3 (аморфний) | Білий порошок | 3-5 |
| АмГа, ОАО "Бокситогорський глінозем" | Al(ОН)3 (аморфний) | Білий порошок | 1-3 |
Слід розрізняти "прискорювачі схоплювання", тобто добавки, що скорочують період початку й кінця тужавління цементу, і "прискорювачі твердіння", хоча в окремих випадках добавка може бути прискорювачем як тужавління, так і твердіння. Прискорювачі тужавління можуть не тільки не змінювати швидкість гідратації після тужавління, але в деяких випадках навіть сповільнювати гідратаціонні процеси й знижувати міцність цементного каменю. Так, наприклад, діють такі відомі прискорювачі тужавління як карбонати калію й натрію (поташ, сода), гідросилікат натрію, алюмінат натрію. На відміну від прискорювачів тужавління, прискорювачі твердіння або суттєво не впливають на початок і кінець тужавління, або, будучиприскорювачами тужавління, підвищують міцність каменю як у початковий термін (1-3 діб), так і в більш тривалі.
Механізм дії добавок- прискорювачів тужавління й твердіння цементу доситьскладний і не може вважатися надійно встановленим. Вплив їх зводиться до прискорення гідратації цементних мінералів, добавки цього типу не впливають на склад C-S-H гелю (відношенняСао/Sio2 , H2O/Sio2 ), однак у їхній присутності змінюється морфологія утворюючихся гідросилікатів. Істотний вплив на твердіння виявляють обмінні реакції добавок з фазою портландіта (Са(ОН) 2 ) твердіючого цементу, що веде до утворуважкорозчиннихгідроксидів, основних солей або солей кальцію. Цей процес є переважаючим, наприклад, при введенні до складу, твердіючого цементу активних форм аморфного кремнезему, глинозему й Al(OH) 3 . Вплив добавок на властивості цементного тіста досить різноманітний і залежить від концентрації солі, виду катіона й аніона. Так, наприклад, прискорюючу дію карбонатів пояснюють збільшенням дифузійної проникності захисного шару й видаленням іонів Са2+ з розчину. Форміат кальцію збільшує ступінь протікання початкової стадії гідратації C3S, але помітно не впливає на тривалість індукційного періоду й наступні стадії реакції гідратації [3].
Добавки - сповільнювачі тужавління використовують при твердінні бетонів в умовах підвищених температур, а також для компенсації прискорювального ефекту інших функціональних добавок. Прикладами складів, що вимагають застосування сповільнювачів тужавління цементних сумішей, можуть бути суміші для обладнанняпідлог, деякі ремонтні розчини. Перелік деяких добавок- сповільнювачів наведено в таблиці 3.
Таблиця 3. Добавки - сповільнювачі тужавління й твердіння (приклади)
| Добавка | Склад | Загальна характеристика | Дозування,% мас. | Виробник |
| Лимонна К-та | (CH2COOH)2C(OH)COOH | ГОСТ 3652 порошок | 0,03-0,15 | Росія |
| НТФ | Нірілотримети-ленфосфонова к-та | ТУ 6-4919-80 порошок | 0,01-0,08 | Росія |
| Триполіфосфат натрію | Na5P3O10 | ГОСТ 13493 порошок | 0,2-1,0 | Росія |
| Глюконат натрію | Натрієва сільГлюконової к-ти | Порошок | 0,06 | Rhodia, Франція |
Добавки - сповільнювачі тужавління досить ефективні в невеликих концентраціях, при цьому вповільнення тужавління викликається адсорбцією добавок на продуктах гідратації цементу, особливо на Са(OH)2 , а також на поверхні вихіднихнегідратированих мінералів. Більша частина введеного сповільнювача витрачається на алюмінатні фази цементу, тому ефект дії добавок більшою мірою проявляється в низкоалюмінатнихцементах, а також у цементах з мінімальним змістом лугів, оскільки останні руйнують добавку.
Слід мати на увазі, що в багатьох випадках уповільнення тужавління сумішей на основі портландцементу є побічним ефектом введення інших цільових добавок, причому їх вплив може виявитисядосить значним. Наприклад, уповільненнястроків схоплювання може бути результатом введення добавок- пластифікаторів (водопонижувачів), водоутримуючих і загустиняючих та ін.
2.3 Пластифікатори та суперпластифікатори
Пластифікатор, а вірніше, його більш просунутий спадкоємець - суперпластифікатор - найвикористовуваніша на сьогодні добавка для бетону. У всякому разі на бетонномузаводі Групи компаній Бетон столиця пластифікатор з-3 використовується практично завжди. Взагалі, хімічні добавки, що сприяють зменшенню водовмісту в складі бетонних сумішей - найбільш затребувані. Дуже багато плюсів від їхнього використання, а саме: підвищується плинність бетонної суміші без додавання зайвої води, бетон стає більш пластичним, заощаджується цемент, підвищується щільність бетону, його водонепроникність, морозостійкість і т.д.
У технології виробництва бетонних сумішей і розчинів є парадоксальне протиріччя: щоб зробити бетон міцнішим і довговічнішим, необхідно якомога більше скоротити кількість води заутвору (знизити водоцементноевідношення). В ідеалі, бажане залишити лишету кількість води, яка необхідна для повноцінного процесу гідратації цементу. У житті це не зовсім реально через неможливість якісного укладання, так званої, твердої суміші, яка віробляється в цьому процесі. Для того щоб бетонна суміш була більш-менш рухливою, вводиться кількість води значно більша, ніж потрібно для гідратації. А зайва вода знижує розрахункову міцність бетону. Що ж робити, якщо потрібний рідкий (литєвий) бетон, коли для його укладання в опалубку використовуєтьсябетононасос.
Отут і приходять на допомогу пластифікатори. Пластифікатори почали використовувати ще із сорокових років минулого сторіччя. На сьогоднішній день, ми в основному маємо справу з їхньою новою версією, так званими суперпластифікаторами. Вони з'явилися в СРСР ще на початку вісімдесятих. Безумовний лідер тут - пластифікатор з-3. Одним з головних виробників суперпластифікатору з-3 є компанія "Полішар". Чим же так гарні пластифікатори для бетону, давайте подивимося:
• Економія цементу. Для одержання рівноміцного бетону однакової рухливості із застосуванням пластифікатору з-3 і без нього, на один куб бетону витрачається цементу на 15% менше. Досягається ця пишнота за рахунок зниження кількості води заутвору, але завдяки застосуванню пластифікатора зберігається потрібна рухливість бетону.
• Без шкоди для міцності майбутнього бетону й залізобетонних конструкцій підвищується рухливість бетонної суміші. Що особливо актуально для монолітного будівництва, де постійно застосовуються бетононасосы й автобетононасосы, що вимагають для нормальної роботи бетон п 4-пп.5 (осадка конуса від 16 см).
• Збільшення остаточнихміцностних характеристик до 25%.
• Завдяки поліпшенійудобоукладаймості відпадає необхідність вібрування свіжеукладеного бетону!
• Можливість без особливих проблем заливати густоармовані конструкції: колони, вузькі опалубки стін і так далі.
• Одержання бетону підвищеної щільності (висока непроникність), що позитивно позначається на водонепроникності бетону й залізобетонних конструкцій у цілому.