Мінеральні добавки для бетонів і розчинів

Внаслідок заповнення порожнеч і високого зчеплення суміші у  свіжоукладеному бетоні спостерігається незначне виступання води. Це означає, що свіжоукладений бетон необхідно належним чином витримувати відразу після закінчення обробних робіт.

Розмір часток мікрокремнезему, в 100 разів менших, ніж цемент, у поєднанні з високим вмістом двоокису кремнію створює дуже потужний пуцолановий ефект. При такому розмірі часток 40 кг мікрокремнезему, що становлять середнє дозування, матимуть площу поверхні біля одного квадратного кілометра, вступаючої в реакцію з гідроокисом кальцію, що вивільняється у міру гідратації цементу. Це означає, що мікрокремнезем робить більш ранній ефект, ніж інші пуцоланові добавки.

Пуцоланова реакція мікрокремнезему  підвищує гідратацію силікату кальцію. Спостерігається виразна зміна пористої структури бетону із змістом мікрокремнезему у бік зменшення числа капілярних пор і збільшення числа дрібніших пор гелів. Підвищення гідратації силікату кальцію і зниження числа капілярних пор забезпечують дві основні характеристики бетону із змістом мікрокремнезему — підвищену міцність і підвищену непроникність. Подвійний ефект надає бетону велику стійкість до фізичних (стирання, ерозія і ударне руйнування) і хімічних дій (проникнення води, сульфатів, хлоридів, органічних речовин і кислот).

Саме завдяки підвищеній стійкості бетону з добавками мікрокремнезему він використовувався в Персидській затоці, де хімічна

Рисунок 3 – Зниження негативів твердіння конструкцій  і виробів з піскобетону М-300 поза приміщеннями

дія і температура швидко руйнують залізобетон і деякі  споруди доводиться зносити вже  через десять років. Очікуваний термін експлуатації споруд, що будуються  сьогодні, складає більше 50 років.

Зниження негативів твердіння  конструкцій і виробів з піскобетону М-300 поза приміщеннями. При твердінні виробів з піскобетону М300 в формах на вулиці або зовнішніхцементних стяжок. Якщо технології цементної стяжки підлоги в приміщеннях зазвичай включають екранування поверхні від швидкого висихання тільки при несприятливих для тверднення умов, то на цементні стяжки та вироби з піскобетону, що тверднуть на вулиці активно впливають додаткові зовнішні чинники–сонячне випромінювання, що провокує утворення різних температурних зон потовщині вироби / конструкції, що може привести до виникнення суттєвих температурних напружень, також вітер, при якому інтенсивність випаровування вологи з поверхні зростає в декілька разів (рис.3).

Це призводить до появи  кірки на поверхні, надзвичайно схильної до тріщин, а також хвилястості поверхні після твердіння через різний ступень ущільнення нерівномірно нагрітих нижніх шарів. Добавки мікрокремнезему частково акумулюють сонячне тепло і сприяють швидкій конвекції тепла через бетон завдяки заповненню пустот, а також блокують мікро і макропори виходу води на поверхню, що знижує негативи швидкого випаровування.

Однією з основних сфер застосування мікрокремнезему у  Великобританії є покриття, де бетон  з мікрокремнеземом використовувався у ряді великих проектів. Його застосування в цій області обумовлене швидким  наростанням міцності і низькою  усадкою у поєднанні з високою  стійкістю до стирання і хімічною стійкістю.

При додаванні мікрокремнезему  в кількості до 30 % у поєднанні з суперпластифікаторами можна отримати суміші з відношенням вода/в'яжучі нижче 0,3. Такі бетони можуть досягати дуже високої ранньої міцності. Вони знайшли широке застосування там, де здійснюється витримка у вологому режимі.

У чому полягає  ефективність введення золи-віднесення  в бетонну суміш?

Зола-віднесення (надалі зола) – тонкодисперсний продукт високотемпературної  обробки мінеральної частини  вугілля. Вона утворюється при їх спалюванні в пилоподібному поляганні  в топках казанів і осідає уловлюючими  пристроями з димарів. Як активна  мінеральна добавка або наповнювач переважні золи, уловлені і такі, що транспортуються в сухому вигляді.

Основним компонентом  золи (65 %) є скловидна алюмосилікатная  фаза у вигляді часток кулястої форми  розміром до 100 мкм. Саме вони проявляють найбільшу гідравлічну активність, тобто здатність тверднути за рахунок скріплення Са(ОН)₂. Проте певною гідравлічною активністю в золах володіє також дегідратована і аморфізірованна глиниста речовина. У тих випадках, коли мінеральна частина палива має значний вміст карбонатів, в золі утворюються низько основні силікати, алюмінати і ферити кальцію, здатні взаємодіяти з водою. У невеликій кількості золи містять домішки вільних оксидів кальцію і магнію, сульфатів, сульфідів. Доступність, поширеність і дешевизна золи роблять її дуже привабливою мінеральною добавкою в бетон.

Дисперсність золи виражається  питомою поверхнею і вагається  від 1000 до 4000 см²/г, у багатьох випадках наближаючись до питомої поверхні цементу. З високою питомою поверхнею золи пов'язані такі її властивості, як адсорбційна здатність, гігроскопічність, гідравлічна активність. Середня насипна щільність золи вагається від 600 до 1100 кг/м³, дійсна щільність – від 1800 до 2400 кг/м³.

Золи діляться на висококальцієвих (СаО > 20 %) і нізкокальциевиє (СаО < 20 %). Висококальцієві золи діляться на нізкосульфатниє (SО₃ < %), отримані при спалюванні вугілля і торфу, і сульфатні (SО₃ > 5 %), отримані при спалюванні сланців.  Інтегральною характеристикою хімічного складу злий служить модуль основності (m) – відношення масових доль основних оксидів до кислих.

Для основних злий m > 0,9; кислих – 0,6...0,9; надкислих m < 0,6. У основних золах сумарний вміст СаО досягає 50 %, а в надкислих – 12 %. Останні є найбільш поширеними.  За значенням питомій поверхні золи ділять на тонко- (S₃ > 4000 см2/г), середньо- (S₃ = 2000...4000) і грубодисперсні (S₃ < 2000 см²/г). При насипній щільності менше 800 кг/м³ золи вважаються легкими; 800...1000 кг/м³ – середній щільності, більше 1000 кг/м³ – важкими.

У бетонну суміш зола вводиться  замість частини цементу і  піску і виконує роль не лише активної мінеральної добавки, що збільшує загальну кількість терпкого, але і мікро наповнювача, поліпшуючого гранулометрію піску і бетону, що активно впливає на процеси структуроутворення.   Зменшення витрати цементу при введенні золи доцільно при зайвій активності цементу, тобто в тих випадках, коли марка вживаного цементу що вище рекомендується.

При використанні золи допускається зниження мінімальної типової норми  витрат цементу для неармованих  бетонних виробів до 150 кг/м-кодів, армованих  залізобетонних, – до 180 кг/м-коду, сумарна  витрата цементу і золи має  бути відповідно не менше 200 і 220 кг/м³.  Введення в бетонну суміш золи, на відміну від інших активних мінеральних добавок, зазвичай не погіршує, а покращує легкоукладуваність, що пояснюється кулевидною формою частинок золи.

Введення золи сприяє зниженню водо відділення бетонної суміші. Пластифікуюча і водоутримуюча здатність золи обумовлює перспективність її вживання в легких бетонах. Бетонні суміші з оптимальною добавкою золи мають досить високу життєздатність і придатні для транспортування на далекі відстані. Заміщення частини цементу золою приводить до зменшення усадкових деформацій бетону, яке виявляється унаслідок зниження водо потреби бетонної суміші. Зменшення усадки також пояснюється тим, що зола адсорбує з цементу розчинні луги і утворює стійкі, нерозчинні алюмосилікати.

Випробування бетонів  тривалими навантаженнями показали, що введення золи також знижує повзучість бетону.  Зола, як і інші активні  мінеральні добавки, сприяє підвищенню корозійною, в т.ч. сульфатостойкості  цементних бетонів, підвищує їх водонепроникність.

Вимоги  до золи-віднесення для цементного бетону.

  Залежно від сфери  застосування золу підрозділяють  на види:

1 – для залізобетонних  конструкцій і виробів; 

2 – для бетонних конструкцій  і виробів; 

3 – для конструкцій  гідротехнічних споруд – а  також на класи: для важкого  (А) і легкого (Б) бетону.

Питома поверхня золи класу  А має бути не менше 2800 см²/г, а золи класу Б – в інтервалі 1500...4000 см²/г. Залишок на ситі № 008 для золи класу А не повинен перевищувати 15 % по масі. Зола повинна забезпечувати рівномірність зміни об'єму суміші її з цементом при випробуванні зразків кип'яченням у воді. Найбільш раціональною сферою застосування зола-віднесення є бетони класів по міцності до В30 при необхідній морозостійкості до F200, які виготовляються з рухливих і литих сумішей на цементах типа І і ІІ/А. Золу доцільно вводити зазвичай в кількості не більше 150.200 кг/м3. При необхідній морозостійкості вище F50 слід обов'язково використовувати ефективні пластифікатори або повітровтягуючі добавки.

Використана література

1. Микрокремнезем [електронний ресурс] – Режим доступа: http://www.gcs-n.com...
2. Микрокремнезем и его применение [електронний ресурс] – Режим доступа: http://www.technoros.ru...
3. Микрокремнезем и его основные формы [електронний ресурс] – Режим доступа: http://vip-villas.ru...
4. З якою метою вводять мінеральні добавки в бетонну суміш. [електронний ресурс] – Режим доступа: http://www.knp.lviv.ua
5. Производство бетона. Добавки бетона [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.vival.ua...