Добавки к минеральным вяжущим веществам и растворным смесям

Для сообщения минеральным вяжущим материалам заданных свойств в их состав в процессе измельчения вводят различные добавки.
Ряд добавок вводят непосредственно при приготовлении бетонной и растворной смеси.

По назначению добавки к вяжущим делят на следующие группы:
активные минеральные;
наполнители;
поверхностно-активные;
замедлители схватывания и ускорители твердения;
противоморозные и специальные добавки.

Активные минеральные добавки — природные или искусственные материалы, которые в тонкоизмельченном виде при смешивании с гидратной известью и водой образуют тесто, твердеющее сначала на воздухе и способное затем продолжать твердеть в воде.
Активность добавки характеризуют количеством извести, которую она поглощает из водного раствора за определенное время, либо временем (в часах), за которое добавка обеспечивает схватывание и образование водостойкого камня из теста на основе добавки и гидратной извести.
Активные минеральные (гидравлические) дожки бывают природные и искусственные.

Природные добавки — это горные породы изверженного (вулканические пеплы — пуццоланы и туфы, пемза, трассы и др.) или осадочного происхождения (диатомиты, трепелы, опоки, глиежи).
Главная составная часть их — активный кремнезем в аморфном состоянии.
Искусственные добавки — это доменные гранулированные шлаки, нефелиновый шлам, зола-унос, топливные шлаки, самовозгорающиеся в отвалах пустые шахтные породы, продукты обжига глины — глинит, цемянка, керамзит, аглопорит и др.

Активные минеральные добавки применяют в качестве составной части смешанных вяжущих материалов — пуццоланового портландцемента, шлакопортландцемента и др. Они придают цементам водостойкость. В качестве наполнителя их вводят в бетонные и растворные смеси, что дает экономию цемента и обеспечивает получение более плотных и стойких против коррозии бетонов и растворов.

Естественно, что активные минеральные добавки несколько снижают прочность цемента, бетона и раствора. Поэтому отдают предпочтение добавкам, обладающим высокой активностью и малой водопотребностью, при строгом соблюдении расчетных составов бетонов и растворов.

Добавки-наполнители к вяжущим материалам не обладают вяжущими свойствами, они слабо активны.
Добавка наполнителя до 10 % массы вяжущего увеличивает его выход без ухудшения качества. Добавками-наполнителями являются молотые известняки, пески, глина, изверженные горные породы, доменные шлаки, золошлаковая смесь, топливные шлаки и золы.
Добавки-замедлители схватывания и добавки-ускорители твердения вяжущего изменяют время превращения смеси вяжущего с водой и наполнителями в камень.

Добавками-замедлителями схватывания цементов являются природный гипс, слабый раствор серной кислоты, сернооксидное железо. Очень быстрое гашение извести сдерживают добавкой молотого природного гипса, кератиновым замедлителем, водным раствором животного клея и поверхностно-активными добавками.
Быстрое схватывание гипсовых вяжущих замедляют добавкой поверхностноактивных веществ (до 0,3 % от массы гипса).
Добавками-ускорителями твердения цементов являются хлорид кальция СаС12, хлорид натрия МаС1, соляная кислота НС1, молотая негашеная известь СаО, поташ, хлорид железа.

Хлорид кальция бывает гранулированный, плавленый, жидкий; он корродирует сталь. Добавка безводного хлорида кальция не должна превышать 3 % и соляной кислоты 2 % от массы цемента; с соляной кислотой следует обращаться осторожно и строго соблюдать при этом правила техники безопасности.
Не рекомендуется применять добавки-ускорители твердения вяжущих при оштукатуривании по металлической сетке, при отделке влажных помещений и поверхностей, на которых не допускаются высолы.

Поверхностно-активные добавки (ПАВ) бывают гидрофильнопластифицирующие, гидрофобно-пластифицирующнс и микропенообразующие. Как правило, это вещества органического происхождения, растворимые в воде, на поверхности зерен цемента и продуктах гидратации образуют тонкие пленки, влияющие без ухудшения качества на свойства цемента и процессы его твердения.
В современной технологии строительных растворов и бетонов широко используют поверхностно-активные добавки в количестве 0,05... 0,3 % от массы цемента.

Гидрофильно-пластифицирующей добавкой являются ЛСТ (лигносульфонаты технические), которые улучшают смачивание частиц цемента водой, при этом ослабляются силы взаимного сцепления между частицами вяжущего, повышаются пластичность цементного теста и подвижность растворной и бетонной смеси.

Гидрофобно-пластифицирующими добавками являются мылонафт, асидол, синтетические жирные кислоты и их соли и кремнийорганические жидкости.
Мылонафт — натриевое мыло нафтеновых кислот. Синтетические жирные кислоты получают окислением парафина.
Кремнийорганические жидкости, спиртовые растворы метил- и этилсиликоната натрия, хороню смешивающиеся с водой. В результате гидролиза этилдихлорсилана получается кремнийорганическая жидкость 141-36, применяемая в виде водной эмульсии.

Микропенообразующие добавки вызывают в растворной и бетонной смеси микропену — маленькие воздушные пузырьки; в результате их воздействия подвижность смеси значительно повышается.
К добавкам-микропенообразователям относятся абиетат натрия (его получают омылением канифоли едким натром) и омыленный древесный пек — нейтрализованные щелочью смоляные кислоты древесного пека хвойных пород.

Суперпластификаторы (С-3, КМ-30 и др.) — синтетические полимерные добавки — начали применять сравнительно недавно в технологии бетона и строительных растворов. Эти добавки вводят в растворные и бетонные смеси в количестве 0,1...1,2 % массы цемента. Они оказывают повышенное пластифицирующее действие на бетонные и растворные смеси, улучшают структуру и повышают прочность и морозостойкость растворов и бетонов.

Добавками к кислотостойким растворам являются тонкомолотые горные породы — андезит, базальт, диабаз, гранит, а также природный пылевидный кварц и тонкомолотые кварц, фарфор и каменное литье.
Кислотостойкость добавок должна быть не менее 96 %, тонкость помола, характеризуемая проходом через сито № 02,должна быть не менее 99,5 %.

Добавками-наполнителями к щелочестойким растворам служат тонкомолотые известняки и доломиты.
Добавки к жаростойким растворам — тонкомолотые хромитовая руда, активные минеральные добавки, андезит, диабаз, тальк, магнезит, шамот, полукислые огнеупоры. К растворам на жидком стекле и фторосиликате натрия пригодны все эти добавки, а на портландцементе — только хромитовая руда и шамот.

Противоморозными добавками, понижающими температуру мерзания жидкой фазы растворных смесей, служат хлорид натрия совместно с хлоридом кальция в количестве до 7,5 %,нитрит-натрия до 10 % и поташ до 15 % массы цемента.
Количество добавки устанавливает лаборатория в зависимости от вида раствора и температуры наружного воздуха.