Добавки и тонкомолотые вещества

1 Добавки
Добавки в бетон - жидкие, порошкообразные или гранулированные вещества или вещества, добавляемые в бетонную смесь для того, чтобы путем физического или/и химического воздействия изменить такие свойства свежего или жесткого бетона как удобоукладываемость, схватывание, твердение или морозостойкость. При этом необходимо учитыват также
нежелательные изменения некоторых свойств бетона. Условием для успешного применения добавок для бетона является соблюдение признанных правил приготовления бетонных смесей, а также укладки и выдерживания бетона.
Добавки в бетон добавляются в малых количествах (< 5 M.-% от содержания цемента), поэтому они не способствуют увеличению объема бетонной смеси. Максимальные значения рекомендуемой дозировки представлены в таблице 2.
Если количество присадки, добавляемой в свежий бетон, превышает 3 л/м3, то при расчете водоцементного отношения необходимо учитывать содержащееся в присадке количество воды.

1.1 Виды добавок
В таблице 1 представлены различные виды добавок.

1) Полифункциональные добавки в бетонные смеси Замедлитель/пластификатор и ускоритель схватывания/пластификатор в соответствии с [10] не могут использоваться для бетона согласно EN 206-1 и DIN 1045-2
2) согласно EN 206-1/DIN 1045-2 не предназначены для бетона
3) необходим допуск

Пластифицирующие добавки к бетону (BV)
облегчают укладку свежей бетонной смеси при одинаковом количестве воды и/или улучшают свойства бетона путем снижения количества добавляемой воды
Таблица 1: Виды добавок и их обозначение (возможное сокращение добавляемой воды составляет от 5 до 10 л/м3 бетонной смеси). Действие основывается на диспергировании мельчайших частиц, имеющих одинаковую полярность. Наряду с этим может быть снижено поверхностное напряжение воды.
Возможные побочные действия: воздухововлечение, снижение прочности, замедление схватывания.

Разжижители (FM) представляют собой сжиженные эффективные добавки, которые могут быть добавлены в бетонную смесь дополнительно. Они добавляются в бетон в большом количестве в качестве пластифицирующей добавки.
Разжижители позволяют значительно уменьшить количество добавляемой воды и/или облегчают укладку бетонной смеси. Такого вида добавки используются при производстве жидкого бетона (классы консистенции с F4 по F6) и самоуплотняющейся бетонной смеси, а также для создания бетонных смесей классов консистенции F2 и F3.

Возможные побочные действия:
воздухововлечение, снижение прочности, замедление схватывания.

Замедлители (VZ) способствуют замедлению схватывания цементного клея и, тем самым, улучшению удобоукладываемости бетонной смеси. Добавки используют, например, для создания больших строительных элементов, которые должны быть забетонированы без рабочих швов, при жаркой погоде или в товарном бетоне, находящемся продолжительное время в бетоновозе. Так как действие данной добавки во многом зависит от используемого цемента и от температуры, необходимо проводить расширенный контроль в процессе производства - также при различных температурах. В некоторых областях нельзя использовать замедлители группы сахарозы и оксикарбоновой кислоты. Использование добавок может положительно сказаться на удобоукладываемости, водопроницаемости, дозревании и конечной прочности бетона. Возможные побочные действия: изменение воздействия вследствие превышения дозировки, выцветание, изменение цвета декоративного бетона или повышенная усадка.

Таблица 2: Максимальные значения рекомендуемой дозировки присадок для бетонных смесей

1) Возможно < 2, если растворено в части добавляемой воды
2) Определяющими являются также данные производителя/определения о допущении
3) При использовании нескольких видов добавок различных групп: допустимо общее количество без особого указания < 60 относительно содержания цемента. Для цемента по DIN1164-11 или DIN 1164-12 ограничено до < 50.
4) В зависимости от содержания щелочи в добавке. В перерасчете на эквивалент оксида натрия (Na2O) в присадке < 0,02 M.-% относительно содержания цемента.
5) Для добавляемого количества > 5 M.-% относительно содержания цемента: необходим допуск.
6) При использовании нескольких видов добавок различных групп: допустимо общее количество < 80. Для цемента по DIN1164-11 или DIN 1164-12 ограничено до < 70.

Ускорители (BE, SBE) способствуют ускорению схватывания или твердения бетонной смеси, но и тем самым обеспечивают более быстрое выделение тепла. Различают ускорители схватывания (BE), ускорители твердения (BE) и ускорители для торкретбетона (SBE). Ускорители схватывания уменьшают время схватывания бетона (переход смеси из пластичного в твердое состояние). Ускорители твердения ускоряют начальную твердость и влияют или не влияют на время схватывания. Они используются, например, в бетонных изделиях. Ускорители для торкретбетона ускоряют схватывание бетонной смеси за время, ниже предельного значения обычного схватывания, установленного в DIN EN 934-2, и используются, прежде всего, для торкретбетона. К ускорителям схватывания и твердения относятся так называемые противоморозные добавки. Однако на стройке необходимо дополнительно использовать «классические» мероприятия по производству строительных работ в зимних условиях (например, применение цемента повышенного класса прочности, разогревание бетонной смеси и защита против холода после укладки). Возможные побочные действия: снижение прочности бетона, низкое дозревание бетона, низкая водопроницаемость, изменение воздействия при неправильной дозировке.

Воздухововлекающие добавки (LP)
способствуют образованию в бетоне круглых воздушных пор. Эти воздушные поры наполнены воздухом и уменьшают давление льда, образующегося зимой при замерзании влаги, находящейся в капиллярных порах жесткого бетона (по сравнению с водой лед занимает на 9% больше объема). Воздушные поры повышают устойчивость бетона к попеременному замерзанию/таянию.
Добавка улучшает удобоукладываемость свежей бетонной смеси, а также уменьшает количество мелкодисперсной взвеси и используемой воды, так как действует как маленькие шарикоподшипники. Основное правило: 1% дополнительно образованных воздушных пор позволяет в свежей бетонной смеси уменьшить использование воды до 5 л/м3 и применительно к удобоукладываемости позволяет достичь того же эффекта, что и 10-15 кг мелкодисперсной взвеси. Так как на воздухововлечение большое влияние оказывает состав бетона, его производство и температура, необходимо повысить контроль и проверку ячеистого бетона. Возможные побочные действия: снижение прочности бетона.

Присадки для нагнетаемого раствора (EH)
в предварительно напряженном бетоне препятствуют оседанию цементного раствора в натяжном канале и способствуют сильному набуханию. Кроме этого уменьшается расход воды, необходимой для приготовления строительного раствора, и улучшается текучесть вещества при нагнетании. Возможные побочные действия: замедление сцепления, снижение прочности раствора.

Гидрофобизирующие добавки (DM)
уменьшают капиллярное водопоглощение в бетонной смеси, приготовленной
надлежащим способом. Смесь бетона и укладка бетона, а также его выдержка оказывают большое влияние на водопроницаемость бетона в качестве герметика. Бетонные смеси с высоким сопротивлением проникновению воды, водонепроницаемые бетоны и особые водонепроницаемые бетоны и т. д. могут производиться также без уплотняющих веществ.
Возможные побочные действия: снижение прочности бетона, воздухововлечение, ослабление действия через некоторое время.

Стабилизирующие добавки (ST) могут повышать сцепление свежеприготовленной бетонной смеси, улучшать ее удобоукладываемость и снижать выделение воды (выпотевание).
Свежеприготовленная бетонная смесь является более удобоукладываемой. Стабилизаторы облегчают производство литого бетона и повышают качество торкретбетона (меньше отражения), подводного бетона и декоративного бетона, в частности, легкого бетона. При производстве самоуплотняющейся бетонной смеси могут быть снижены возможные имеющиеся расслоения.
Возможные побочные действия: при превышении дозировки наблюдается воздухововлечение, склеивание раствора с мелкозернистым песком, что ухудшает удобоукладываемость смеси.

Добавки, способствующие восстановлению хроматов (CR) служат для восстановления выделяемого из цемента растворимого хрома (VI) до хрома (III). Они используются в бетонных и строительных смесях, обрабатываемых в зонах главного контакта, и произведенных из цемента с пониженным содержанием хроматов, для того, чтобы уменьшить возникновение кожной аллергии.

Добавки, способствующие переработке промывочной воды (RH) обеспечивают повторное использование промывочной воды, образуемой в результате чистки передвигающихся бетоносмесителей, в то время как они блокируют гидратацию цемента.

Пенообразующие добавки (SB) предназначены для производства пенобетона или бетона с цементным клеем, образующим поры путем усиленного воздухововлечения.

Добавки, уменьшающие седиментацию (SR) снижают оседание компонентов бетонной смеси в свежем бетоне, например, в самоуплотняющейся смеси.

1.2 Пригодность для бетона
Для бетона, железобетона и предварительно напряженного бетона в соответствии с DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 могут использоваться только установленные стандартом добавки или добавки, имеющие действующий допуск, выданный органом строительного надзора, или европейский технический допуск. Это гарантирует, что вещества имеют необходимые свойства, не оказывают негативного влияния на антикоррозионные свойства залитой в бетон стали или арматурные элементы для предварительного напряжения и при комбинации нескольких добавок не оказывают, например, отрицательного влияния на равномерность изменения и на схватывание смеси. Дается также указание на общую технологическую пригодность бетона. В отдельных случаях выводы о пригодности сделать нельзя.
Некоторые добавки могут относиться к нескольким группам и вводиться, например, как в качестве пластификаторов, так и в качестве разжижителей. Из полифункциональных добавок в Германии могут использоваться только вещества группы разжижитель/замедлитель.
Добавки для бетона должны выполнять требования DIN EN 934. Такие добавки имеют маркировку знаком CE. Одновременно необходимо придерживаться требований DIN
V 18998 [12], в соответствии с которыми продукты должны иметь маркировку знаком соответствия (U- знак). Таким образом, определенные нормами добавки для бетона имеют как знак CE, так и U- знак. Добавки, не соответствующие этим нормам, должны иметь допуски, выдаваемые Немецким институтом строительной техники в Берлине. Кроме этого, при применении добавок необходимо учитывать нормы.
Для гранулированных добавок всегда требуется допуск.

При использовании нескольких видов добавок необходимо проверить их совместимость в процессе производства бетона.

1.3 Контроль бетона в процессе производства
Действие добавок зависит от их количества, вида цемента, содержания цемента, мелкодисперсной смеси, воды, а также от приготовления и температуры смеси. На нее могут оказать влияние также другие добавки. Поэтому при использовании новой бетонной смеси необходимо проводить первоначальную проверку, для того чтобы сохранить пропорции составляющих смеси, которые позволяют достичь установленные свойства или предусмотренную эффективность.

Проверка в процессе производства не нужна для следующих видов бетонных смесей:
? Бетонные смеси, похожие на давно используемые бетоны или семейства бетонов.
? Бетонные смеси, полученные путем интерполяции известных бетонных смесей.
? Бетонные смеси, образованные из компонентов, дозировка которых определена путем контроля в процессе производства.
? Для бетонных смесей, в состав которых входят пластификаторы или разжижители, должны учитываться результаты проверок в процессе приготовления без добавления добавок,
- если имеется положительный результат использования этих вещества с другим бетоном, изготовленным из того же цемента,
- если известны свойства исходных веществ (например, гранулометрический состав зернистой смеси).
- если диапазон изменений не выходит за рамки типичного.
Если исходные вещества были существенно изменены, необходимо повторно определить состав бетона и взаимосвязь его отдельных компонентов. Равным образом, для установления соответствия составов бетона действующим требованиям регулярно должна проводиться проверка состава бетонной смеси с учетом изменения свойств
исходных веществ, входящих в состав бетонной смеси, и результатов оценки соответствия для отдельных компонентов бетона. Для изготовления высокопрочных бетонов необходимо использовать те же исходные компоненты, которые применялись при первичной проверке (вид, производитель, место и получение).
В любом случае необходимо придерживаться рекомендуемых производителем указаний по применению, а также максимально допустимых дозировок, нанесенных на упаковку.

1.4 Правила по применению
В большинстве случаев добавки в бетон способствуют улучшению свойств свежеприготовленной бетонной смеси и жесткого бетона, однако предпосылкой является приготовленная надлежащим образом бетонная смесь. С помощью добавки никогда нельзя из «плохого» бетона сделать «хороший». Улучшение одного свойства бетона может привести к ухудшению другого. Для одних видов бетона присадки практически необходимы или предписаны (FM, VZ, LP, EH, SB), для других они полезны (BV, ST), но отчасти даже их полезные свойства сомнительны (DM).
При использовании добавок необходимо своевременно проводить контроль в процессе производства.
Производители добавок для бестарной поставки указывают на упаковках или в сопроводительных документах данные, приведенные в нормах или допусках. Кроме этого они содержат обозначение и название группы или тип добавки, номер партии, информацию о заводе-изготовителе, а также маркировку знака CE и U-знака в качестве подтверждения соответствия нормам или допуску. Эти данные подлежат проверке.
Данные добавки необходимо еще раз гомогенизировать в месте применения. Их необходимо добавлять во время главного цикла замешивания. В отличие от этого, разжижители необходимо подавать после главного цикла замешивания, например, на стройке. В этом случае бетонную смесь необходимо снова перемешать, пока присадка полностью и равномерно не распределится в смеси и не начнет действовать.

Таблица 3: Тонкомолотые добавки и их показатели
1) при использовании цементов, в которых кремнеземная пыль является основным компонентом, кремнеземную пыль (кремнеземную суспензию) нельзя использовать в качестве добавки.
В автобетоносмесителе продолжительность перемешивания после подачи присадки должна составлять не менее 1 мин/м3, но не более 5 минут.
Если время укладки бетонной смеси превышает 3 часа, необходимо соблюдать норму.
Подачу добавок в бетонную смесь должно осуществлять компетентное лицо, так как неправильная дозировка может оказать негативное действие (целесообразным является использование автоматизированной дозировки). Время от времени необходимо проверять устройство для дозирования. В автобетоносмесители нельзя добавлять порошкообразные добавки.
Следует отдавать предпочтение фирмам-поставщикам с хорошей технической консультационной службой. Добавление всех дополнительных веществ в товарный бетон, за исключением разжижителей и возможных замедлителей, должно осуществляться на заводе.
Добавки могут повлиять на качественные характеристики бетона (например, всасывающая способность, сцепление поверхности) таким образом, что последующие работы (например, штукатурные работы) могут быть выполнены с трудом, что потребует применение дополнительных рабочих операций.

Тонкомолотые добавки
Тонкомолотые добавки представляют собой мелкораспыленные вещества, влияющие на определенные свойства бетона. К ним относятся, преимущественно,
удобоукладываемость свежей бетонной смеси, прочность и плотность жесткого бетона. В отличие от первой группы добавок, подаваемое количество таких тонкомолотых веществ настолько велико, что они должны учитываться при расчете объема смеси.

Добавки не должны оказывать отрицательного влияния на твердение цемента, а также на прочность и стойкость бетона и не нарушать антикоррозионную защиту арматуры. Поэтому должны использоваться только добавки, которые либо соответствуют приведенным в таблице 3 нормам, либо имеют общий допуск органов строительного надзора и Европейский технический допуск.

2.1 Группы и виды добавок Добавки можно разделить на различные виды. Однако они могут пересекаться по принципу действия. Различают следующие группы добавок:
? неактивный добавки
? пуццолановые добавки
? вещества со скрыто-гидравлическими свойствами
? фибро-добавки
? органические добавки
В соответствии с DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 эти группы разделяют на два вида:
Тип I - неактивные добавки
Тип II - добавки с пуццоланическими и скрыто-гидравлическими свойствами

Добавки типа II, если они пригодны, должны приниматься в расчет при определении содержимого цементной смеси и водоцементного отношения.
Неактивные добавки, такие как кварцевая и известняковая мука или красители, не вступают в реакцию с цементом и водой и тем самым не оказывают влияния на гидратацию. Благодаря размеру и форме их зерен, а также гранулометрическому составу они предназначены для улучшения гранулометрии мелкодисперсной взвеси. Они добавляются, например, для того, чтобы в бетонах с недостаточным содержанием мелкозернистого песка обеспечить достаточное количество мелкодисперсной взвеси, необходимой для
удобоукладываемости и закрытой структуры. Пуццолановые добавки разделяются на природные пуццоланы, такие как трас, и искусственные пуццоланы, такие как летучая зола или кремнеземная пыль. Они вступают в реакцию с гидроксидом кальция, образуемым в результате гидратации цементного камня, образуя при этом твердые продукты, похожие на цементный камень. Такие вещества способствуют твердению и благодаря размеру и форме их зерен, а также гранулометрическому составу предназначены для улучшения гранулометрии мелкодисперсной взвеси.

Вещества со скрыто-гидравлическими свойствами, такие как гранулированный доменный шлак, нуждаются в катализаторе (гидроксид кальция или сульфат кальция) для того, чтобы в последствии самостоятельно гидравлически твердеть.
Фибро-добавки используются, прежде всего, в качестве стальных волокон, а также в качестве стекловолокна. Они могут улучшать свойства свежей бетонной смеси и жесткого бетона (прочность, плотность, работоспособность при сжатии).
Органические добавки (латекс) не вступают в реакцию с составляющими бетонной смеси, однако самостоятельно развивают адгезионную прочность. Они используются в основном для приготовления ремонтных растворов/бетонных смесей и должны улучшать удобоукладываемость, сцепление, прочность на разрыв и плотность.

2.2 Минеральные добавки в бетон, определенные нормами

Каменная мука
Тонко измельченная каменная мука природного происхождения, образованная из камней, используемых обычно в качестве зернистого заполнителя, например, известняковая или кварцевая мука, относятся к неактивным веществам.

Красители
Красители используются для окрашивания бетона. Они могут применяться только при наличии подтверждения о надлежащем контроле производства и обработки бетона. Как правило, красители являются неактивной добавкой.

Трас
Трас представляет собой мелко измельченный туфовый камень, имеющий пуццоланические свойства. Он используется преимущественно в гидротехническом строительстве и в производстве массивного бетона.

Летучая зола
Летучая зола представляет собой мелкозернистые стекловидные частицы пыли, как правило, круглой формы, которые получаются в результате сгорания мелко измельченного угля, имеют пуццоланические свойства и состоят в основном из кремнезема (SiO2) и оксида алюминия (Al2O3). Содержание активного кремнезема составляет как минимум 25%. Летучая смола образуется при электростатическом или механическом отделении пылевидных частиц из дымовых газов топочных установок. Ее свойства зависят от вида и месторождения угля, а также от условий сгорания. С одной стороны, при отвердевании проявляются ее пуццоланические свойства, в то время как «эффект заполнения» с другой стороны оказывает влияние на положительные свойства. Использование летучей золы в качестве добавки целесообразно в том случае, если наряду с высоким содержанием в бетоне мелкодисперсной взвеси должен быть уменьшен расход воды, улучшена удобоукладываемость, уменьшено расслоение, снижено тепловыделение, повышена водопроницаемость и улучшено сопротивление сульфатам. При использовании в декоративном бетоне к летучей смоле предъявляются особые требования.

2.3 Минеральные добавки к бетону с допуском органов строительного надзора
? Кремнеземная пыль
? Термообработанная каменная мука

Кремнеземная пыль (SF)
Кремнеземная пыль (SF - от англ. Silica Fume) представляет собой мелкозернистую минеральную добавку, образующуюся при производстве кремния и кремниевых продуктов, которая поставляется в виде порошка или водной суспензии. Она имеет выраженные пуццоланические свойства. Высокое потребление воды делает необходимым использование пластификатора и разжижителя. С помощью кремнеземной пыли можно достичь высокой прочностью бетона на сжатие >100 Н/мм и улучшения плотности. Таким же образом использование кремнеземной пыли ведет, например, к улучшению сопротивления против химического воздействия или против проникновения хлоридов.
Использование кремнеземной пыли требует соблюдения надежного контроля качества и специальных мер при последующей обработке. При применении кремнеземной суспензии в высокопрочном бетоне необходимо учитывать содержание в ней воды и добавлять его к содержанию воды в бетоне.

Термообработанная каменная мука (GG)
Термообработанная каменная мука представляет собой мелкозернистую минеральную добавку, обладающую пуццоланическими свойствами и образующуюся в результате термообработки (термической активации) природного камня с последующим измельчением. Возможности использования совпадают с возможностями использования каменной муки. Другие подробности представлены в норме.
Так как добавки для бетона могут оказывать неблагоприятные побочные действия, то следует регулярно проводить контроль в процессе производства веществ, которые не имеют минерального происхождения или оказывают влияние на процесс твердения (пуццоланы).

¦ Испытания при использовании добавок для бетона
При использовании добавок необходимо поводить испытания, приведенные в таблице 4.

Таблица 4 Испытания при использовании добавок для бетона

¹⁾ При использовании суспензии, а также при применении для высокопрочного бетона необходимо проводить дополнительные испытания.