Качество бетонов и растворов обычно оценивается показателями свойств, основными из которых являются: Прочность при сжатии и растяжении, Средняя плотность, Водонепроницаемость, Морозостойкость, Воздухо-, газонепроницаемость, Долговечность и др.
Значения этих показателей зависят от вида, свойств, качества применяемых цементов и заполнителей. Однако, как показывает практика строительного производства, свойства бетонов и растворов могут значительно изменяться при использовании соответствующих добавок.
Полимерные добавки
Полимерные добавки, вводимые в бетонные или растворные смеси для повышения качества бетонов и растворов, действуют как поверхностно-активные вещества. Одни из них, увеличивая пластичность смесей и уменьшая водоотделение в них, снижают водопотребность, в результате чего прочность бетонов и растворов значительно возрастает. Добавки при определенных условиях переработки способны образовывать материал с пространственной структурой. При ТВО бетона полимеры переходят в вязко-текучее состояние; кольматируя поры бетона и повышая сцепление заполнителей с цементом, они улучшают показатели качества таких физико-механических свойств бетона, как воздухо-, газо — и водонепроницаемость, морозостойкость, прочность при растяжении и пр. Кремнийорганические полимеры обладают способностью к газовыделению в бетонной или растворной смеси, способствуют воздухововлечению. Это свойство в сочетании с частичной гидрофобизацией поверхности пор и капилляров повышает морозостойкость бетона и раствора.
Добавки, повышающие водонепроницаемость бетонов и растворов
Действие этих добавок сводится в основном к кольматации в бетоне или растворе капилляров и других неплотностей сечением более 1 мкм, через которые мигрирует влага, а также к улучшению структуры, повышению плотности цементного камня и приданию бетону и раствору водоотталкивающих (гидрофобных) свойств. При использовании добавок, улучшающих водонепроницаемость бетона и раствора, учитывают разницу стоимости сэкономленного цемента, самих добавок и работ, выполняемых без применения этих добавок. Технико-экономическая эффективность применения полимерных добавок определяется стоимостью сэкономленного цемента (добавки являются пластифицирующими) и разницей в стоимости обычных бетонов и заменяющих их бетонов с добавками.
Добавки, повышающие морозостойкость бетонов и растворов
Бетоны и растворы, как и другие каменные материалы, разрушаются под воздействием отрицательной температуры, когда в результате увеличения объема воды при ее переходе из жидкого в твердое состояние развиваются значительные усилия. Следовательно, сопротивляемость материалов воздействию этих усилий (морозостойкость) зависит от их плотности, прочности и наличия в них незаполненных или неполностью заполненных пор, в которых может размещаться лед, не создавая давления на стенки пор, или действуя на них с меньшим усилием. Эффективным способом повышения морозостойкости бетонов является введение в их состав добавок поверхностно-активных веществ. Благоприятное влияние пластифицирующих добавок типа СДБ на морозостойкость бетона заключается в том, что в их присутствии формируется более оптимальная структура бетона, но не микропористая, а плотная за счет замедления процесса схватывания цементного теста и более полной седиментации. Введение в бетонные или растворные смеси пластифицирующе-воздухововлекающих, воздухововлекающих и газообразующих добавок обеспечивает возникновение в смесях микропор шаровидной формы, что повышает морозостойкость бетонов и растворов.
Добавки, повышающие коррозионную стойкость бетонов и растворов и придающие им бактерицидные свойства
Вода, содержащая химические реагенты в количестве, превышающем допуски СНиП 2.03.11-85, а также пресная вода-фильтр, проникающая через бетон, вызывает один из видов его коррозии:
— растворение составляющих цементного камня, в первую очередь гидроксида кальция Са(ОН)2, в результате фильтрующего действия пресной воды;
— реакции обмена солей, содержащихся в минерализованной воде, с гидратными составляющими цементного камня с выносом продуктов реакции водой;
— появление труднорастворимых кристаллических новообразований в результате химического взаимодействия солей, содержащихся в минерализационной воде, с гидратными составляющими цементного камня;
— деструктивные процессы в бетоне, вызванные увеличением объема кристаллических новообразований, которые вначале откладываются в капиллярах и порах затвердевшего цемента, уплотняя его, а при дальнейшем их наполнении водой вызывают появление внутренних напряжений, что приводит к образованию трещин и разрушению бетона.
Для уменьшения или устранения коррозии бетонов и растворов, помимо выбора соответствующих цементов и заполнителей, необходимо полностью или частично связывать в бетоне свободный Са(ОН)2 в нерастворимые или плохо растворимые водой соединения; максимально увеличивать плотность и водонепроницаемость бетонов и растворов; вводить добавки, уменьшающие объем пор и, следовательно, деформации расширения, гидрофобизацию бетона и раствора. Для связывания свободного Са(ОН)2 в бетонные или растворные смеси вводят добавки, содержащие активный, аморфный кремнезем (трепел, кремнеземистая опоковидная порода, трепельная опока и др.)
Эффективность мер повышения коррозионной стойкости бетонов и растворов, приготовляемых на основе клинкерных цементов, при воздействии химически агрессивной среды уточняется экспериментально. Рациональность введения добавок, повышающих коррозионную стойкость бетонов и растворов, устанавливают по разнице в стоимости мероприятий по поверхностной защите бетонных конструкций от коррозии или стоимости бетонов, приготовляемых на основе специальных цементов, и стоимости обычных бетонов и растворов с противокоррозионными добавками.