2 вида заполнителей для растворов и бетонов

Пластификатор для бетона

Пластификатор для бетонных смесей – это химическая добавка, которая вводится в раствор для улучшения физико-химических характеристик строительного материала. Как показывают многочисленные исследования, применение пластифицирующих наполнителей позволяет увеличить срок службы зданий и строений, повысить качество сооружений, возводимых из сборных железобетонных или монолитных конструкций.

Добавление пластификатора-заполнителя в бетон способствует решению следующих задач:

1. Улучшение таких свойств смеси, как текучесть и подвижность – за счет этого удается минимизировать количество пустот и повысить характеристики монолитного изделия;
2. Повышение адгезии раствора к армирующим элементам;
3. Уменьшение как минимум на 20% расхода цемента в процессе замешивания бетона;
4. Увеличение времени жизни готового раствора, что позволяет без спешки выполнять бетонные работы на строительном объекте;
5. Повышение стойкости к минусовым температурам, снижение скорости замерзания раствора;
6. Увеличение прочности бетонных конструкций, как минимум на 25% — это становится возможным, за счет более продолжительного срока жизни строительной смеси, который позволяет избежать необходимости в добавлении воды в процессе работ.

Пластифицирующие добавки-заполнители для строительных смесей задействуется при производстве бетонных колец, плит перекрытий, фундаментов, а также многих других изделий и конструкций. На рынке присутствует расширенный ассортимент сухих и жидких пластификаторов российского и импортного производства. В зависимости от назначения эксперты выделяют следующие виды наполнителей:

• Стабилизирующие заполнители бетона. Их применение целесообразно для смесей, которые перевозятся на дальние расстояния, для исключения расслоения бетона в дороге.
• Увеличивающие скорость твердения бетона заполнители. Добавка способна на 20-25% снизить скорость отвердевания смеси, что облегчает формовку деталей при отрицательных температурах.
• Уменьшающие скорость затвердения бетона заполнители. Наполнители применяются, если работа на строительном объекте ведется в несколько этапов и бетон доливается, что требует обеспечить слипаемость слоев.
• Уменьшающие расход воды заполнители бетона. Этот вид пластификаторов нужен для уменьшения количества воды в составе бетонной смеси, за счет чего на 20% увеличивается прочность и на 40% повышается морозостойкость готовой конструкции.
• Повышающие гидрофобные свойства заполнители бетона. Назначение этого наполнителя заключается в удалении воздушных пузырей, за счет чего увеличиваются прочностные характеристики бетонного изделия.

Кроме того, сегодня существуют узкоспециализированные заполнители. Так, например, при необходимости можно купить пластификатор для бетона, способствующий увеличению устойчивости раствора к минусовым температурам, разрушающему действию ультрафиолетовых лучей, регулярному воздействию влаги и другим негативным факторам внешней среды.

В зависимости от вида добавки-заполнителя бетона различаются способом применения и соответственно делятся на жидкие и сухие. Жидкие пластифицирующие наполнители отличаются концентрированностью. Как и правило, в составе бетона их количество не превышает 1%. Пропорции могут быть разными, в зависимости от конкретного продукта и желаемых характеристик готовой конструкции. Соответственно сухие пластификаторы представлены в виде порошка, который добавляется при замешивании раствора.

В зависимости от происхождения различают наполнители:

• Органические добавки-заполнители – состоят только из натуральных и экологически чистых компонентов. Отличаются концентрированностью и способностью быстро «давать» нужную реакцию;
• Неорганические заполнители – производятся из специальных химических соединений и полимерных веществ, выступающих в качестве катализаторов различных реакций.
• Органоминеральные заполнители – представляют собой сравнительно новый вид пластифицирующих заполнителей, которые неизменно занимают верхние строчки потребительских рейтингов. Выпускаются из полезных ископаемых и органических примесей, что позволяет получать безопасные пластифицирующие добавки безвредные для людей, животных и окружающей среды.

Расход и выбор пластифицирующих наполнителей зависит от формы их выпуска. Так, например, для приготовления раствора, который будет использоваться для возведения наружных стен, межкомнатных перегородок, стяжки пола жидкий концентрат-заполнитель добавляется из расчета 0,5-1 литр состава на каждые 100 килограмм цемента. Если речь идет о бетоне для сооружения фундамента и возведения сложных конструкций, то на каждые 100 килограмм цемента потребуется уже 1-2 литра жидкого концентрата.

Чтобы рассчитать необходимое количество сухого порошка нужно уточнить общее количество цемента, который будет использоваться при замешивании раствора и рекомендации производителя добавки.

Замешивание раствора в бетономешалке

Заполнители легкого бетона

Для производства строительного материала этого типа используются крупные заполнители для легких бетонов ГОСТ 25820-2014, сведенные в таблицу:

Мелкий заполнитель регламентируется как: карьерный либо речной песок, а также искусственный песок, полученный тонким измельчением каменных пород и отходов промышленности.

Заполнители для тяжелого бетона

При покупке наполнителей для бетона следует руководствоваться ГОСТ 26633-2012, так как они не уменьшают плотность, а наоборот увеличивают. Нормативный документ дает четкие рекомендации по этому вопросу:

• Насыпая плотность крупного наполнителя 2-3 т/м3.
• Насыпная плотность мелкого наполнителя 2,9 т/м3.
• В качестве крупного заполнителя для бетонных растворов можно использовать: гранитную и гравийную щебенку, дробленые отходы металлургической промышленности, дробленые отходы Тепловых Электростанций. Тип крупного заполнителя определяется маркой продукта и расчетными нагрузками.
• Мелкий заполнитель для бетонов и растворов: карьерные и речные пески, продукт измельчения горной породы и продукт измельчения отходов металлургической промышленности и ТЭЦ.

Важное замечание! Чтобы получить высококачественный бетон, обладающей заданной прочностью сцепления по всем направлениям заливаемой конструкции, крупные заполнители использовать в виде дозированных фракций в зависимости от наибольшей крупности частиц. Наибольшая крупность частиц и рекомендуемые фракции указываются в технической документации на то или иное изделие либо сооружение.

Кроме того марка щебня должна соответствовать марке бетона также указанной в технической документации. Если техническая документация отсутствует, для строительства ответственных конструкций (фундаменты, колонны, плиты перекрытия) рекомендуется применять щебень марок М800-М1200, а для малонагруженных неответственных сооружений (отмостки, дорожки, площадки) марку М300-М600 или строительный мусор.

Требования к заполнителям бетона

Занимая собой внушительную часть объема бетона, заполнители оказывают большое влияние на его характеристики. Поэтому к таким материалам предъявляют определенные требования. Они заключаются в следующем:

1. В заполнителях (крупных и мелких) соотношение зерен разного размера должно попадать в определенные пределы. Другими словами, любой заполнитель должен обладать определенным зерновым (гранулометрическим) составом. Данное требование обуславливается необходимостью максимального насыщения строительного раствора зернами заполнителя. Для определения пропорций различных по величине зерен в материале используются сита с ячейками разного размера. Исследуемый заполнитель делится на фракции. Полученные показатели сравниваются с требованиями стандарта.
2. Любой заполнитель для бетонного раствора не должен оказывать негативного влияния на процесс затвердения цемента или ухудшать прочность и долговечность застывшей смеси. Для выполнения данного требования специалисты определяют степень прочности, морозостойкости, устойчивости к разнообразным физическим и химическим воздействиям заполнителей, а также их минеральный состав и особенности их зерен.
3. Заполнители должны обладать определенной степенью чистоты. Илистые, пылевидные частицы обволакивают поверхность зерен материала, снижая их способность сцепляться с цементом. Это негативно сказывается на качественных характеристиках бетона. Поэтому доля пыли и глинистых частиц в крупнофракционном заполнителе не должна превышать 1%.

Исследования заполнителей выполняются методом отбора проб. В ходе такой работы из материала специалисты берут определенное число частных проб. Результаты исследования этих проб усредняются и распространяются на весь объем исследуемого заполнителя.

Противоморозные добавки-заполнители

Противоморозные добавки в бетон – это различные химические вещества, способствующие застыванию бетонной смеси при отрицательных температурах воздуха. Выпускаются в форме жидкого концентрата или сухого порошка. При приготовлении раствора наполнитель вовлекает в процесс твердения цементного раствора практически всю жидкость, за счет чего ускоряются процессы гидратации. Противоморозные добавки-заполнители также обеспечивают поддержание смеси в жидком состоянии в холодное время года.

При температурах воздуха ниже +10 градусов по Цельсию, реакция, возникающая между водой и цементом, затрудняется, из-за чего процесс гидратации может не начаться и как следствие замешиваемый раствор не наберет нужной прочности. Как итог, уже через несколько месяцев эксплуатации возведенного сооружения на бетонных конструкциях начнут проявляться усадочные трещины, которые постепенно приведут к их полному разрушению. По этой причине использование ПМД-заполнителя целесообразно при выполнении сезонного ремонта или строительства нового объекта в осенне-зимний период.

Внимание! При использовании противоморозных заполнителей следует помнить о том, что при минусовых температурах воздуха прочность залитых конструкций будет составлять только 30% от расчетной. Оставшиеся 70% будут набраны в ходе оттаивания. По этой причине, кладка из бетонных блоков и монолитные изделия вплоть до наступления лета не должны подвергаться повышенным нагрузкам, иначе такие действия снижают морозостойкость конструкций.

Отвечая, на вопрос, зачем нужны ПМД-заполнитель имеет смысл отметить следующие преимущества, получаемые от их использования:

• Увеличение прочности монолита, за счет повышения качества сцепления заполнителя раствора;
• Разнообразные сферы применения легких и тяжелых бетонов, в составе которых присутствуют противоморозные добавки. В частности, сегодня они применяются в промышленности, в частном и коммерческом строительстве и т.д.
• Использование наполнителей способствует увеличению срока эксплуатации и надежности построек;
• Уменьшают усадку цементных растворов и появления трещин, благодаря повышению стабилизирующих и пластифицирующих свойств раствора;
• Скорость застывания бетона позволяет самостоятельно регулировать темпы проведения строительных работ;
• Повышенная влагостойкость цементных конструкций и отсутствие необходимости в дополнительном использовании гидроизоляционных средств при внутренней или внешней отделке;
• Обеспечение дополнительной защиты армирующих элементов от коррозии металла.

Сегодня производители выпускают несколько видов антиморозных составов-заполнителей, позволяющие с минимальными временными и финансовыми затратами получить нужный эффект:

1. Заполнитель антифриз – способствует уменьшению температуры замерзания жидкости, которая входит в состав бетонной смеси, снижает ли увеличивает скорость отвердевания готовой конструкции.
2. Добавки на основе сульфатов – представляют собой популярный компонент для строительных смесей последнего поколения. Введение в раствор этого наполнителя обеспечивает получение плотного материала в кратчайшие сроки. Важной особенностью сульфатных ПМД является активное выделение тепла, которое свидетельствует о реакции бетона с компонентами гидратации. Так как, специфическим свойством заполнителей на основе сульфатов считается образование высокопрочных связей с сложнорастворимыми соединениями, не допускается их использование для понижения температуры застывания смеси. Примером такой добавки может стать химмодификатор.
3. Заполнители-ускорители — в основе их действия лежат реакции повышения растворимости силикатов, содержащихся в цементе, которые при взаимодействии с продуктами гидратации, образуют соли, понижающие температуру замерзания жидкости в бетоне.

Внимание! На российском строительном рынке представлен широкий перечень специализированных ПМД-заполнителей. Так, например, можно выполнить подбор наполнителя, который будет оказывать комплексное действие – регулировать набор прочности и корректировать реологические свойства раствора. За счет уменьшения температуры кристаллизации жидкости в смеси, они способствуют сокращению сроков первичного отвердевания бетона, одновременно повышая его прочность.

Дозировка и использование ПМД устанавливаются производителями в соответствии с действующими требованиями ГОСТ. Как правило, расход добавок зависит от следующих факторов:

1. Температура воздуха, при которой будет выполняться монтаж блоков, плитки, заливка монолитных конструкций и т.д.

2.Марочная прочность цемента, который применяется для выполнения строительных работ;

1. Запланированная проектом скорость набора прочности бетонного раствора;
2. Температура смеси на выходе из бетономешалки;
3. Условия ухода за готовыми конструкциями.

Расчет необходимого количества наполнителей осуществляется исходя из предполагаемого объема строительной смеси (в м3). Если строительство выполняется на протяжении продолжительного времени, бетон с добавлением присадок должен регулярно перемешиваться.

Если у строителей отсутствует возможность покупки противоморозных добавок промышленного производства, их можно приготовить самостоятельно. Самым распространенным вариантом в этом случае станет добавление в состав замешиваемого раствора хлористых солей, которые позволяют сократить расход цемента, уменьшить период схватывания и уменьшить температуру замерзания смеси. Единственным минусом данного варианта может считаться тот факт, что хлориды активизируют процессы коррозии металла. Поэтому, если в возводимой конструкции предусмотрены металлические армирующие элементы, лучше всего выполнить их замену на другие наполнители.

Крупные и мелкозернистые заполнители — это важные компоненты бетона, которые определяют свойства строительного материала и характеристики готовых конструкций. Поэтому к выбору крупности зерен следует подходить со всей ответственностью, с учетом целей и задач, стоящих перед строителями в каждом конкретном случае.

Карбонатные породы как заполнители и наполнители,

Щебень применяется в качестве крупного наполнителя при производстве бетона, а для производства щебня широко используются плотные карбонатные горные породы, к которым относятся, к примеру, мрамор, известняк, доломит и пр. На щебень перерабатывается порядка 60% карбонатных пород, причем с течением времени области их применения продолжают неуклонно расширяться.

Усовершенствованные российские ГОСТы позволяют теперь вводить в портландцемент разные вспомогательные компоненты в количестве до 5% от общей массовой доли, а в один из видов цемента можно даже добавлять до 20% известняка. Объемы производства различных сухих строительных смесей также продолжают увеличиваться, а для их изготовления широко используются природные карбонатные породы (мрамор, доломит, известняк, микрокальцит, мел) и некоторые карбонатные материалы синтетического происхождения.

Ранее такие карбонатные заполнители как, к примеру, песок и щебень рассматривались исключительно как инертные компоненты в процессе твердения цемента. Однако в последующем исследователи свое обратили внимание на особую прочность сцепления цементного теста с карбонатными породами. Влияние известняковых пород на конечные свойства получаемых цементных растворов имеют, с одной стороны, химическую, а с другой – физическую природу. Наполнитель увеличивает плотность формируемого цементного камня. Используемый согласно отечественным нормативам известняк должен содержать минимум 75% карбоната кальция. Поскольку была опровергнута изначальная мысль относительно инертности известняков, то им вполне могут быть приписаны и некоторые негативные влияния на долговечность и прочность затвердевших цементных растворов и бетонов.

Различают две основные возможные причины возникновения деформаций в карбонатно-цементных смесях – реакция между щелочью и карбонатом или же образование редкого минерала таумасита, структурная формула которого оказывает разрушительное действие на цемент и бетон в результате ослабления межчастичных связей. Появление таумасита приводит к коррозии бетонов, однако данная проблема представляется пока что относительно малоизученной. Карбонатно-щелочная коррозия связана с введением известняков в состав бетона. Продукты протекающих реакций имеют существенно больший объем, чем тот, который занимали исходные участники реакции. В целом суть механизмов такой коррозии вполне ясна, однако в этой связи также существует еще немало неясностей.

Упругость бетона

Таблица начальных модулей упругости E (МПа*10-3) при сжатии и растяжении бетонов с различными эксплуатационными характеристиками:

Ползучесть бетона

Известно, что зависимость между напряжением и деформациями бетона является функцией времени: постепенное увеличение деформаций во времени обусловлено ползучестью. Ползучесть бетона, следовательно, может быть определена как увеличение деформации при постоянной нагрузке. Деформации ползучести могут в несколько раз превосходить деформации от нагрузки, поэтому изучение и учет ползучести имеет важное значение в строительной механике.

С другой стороны, если бетонный образец подвергается действию постоянной деформации, то ползучесть может быть определена как уменьшение напряжений во времени.

Для характеристики явления ползучести, исходя из различного понимания природы явления, употреблялось множество терминов, таких, как течение, пластическое течение, пластическая деформация и др. В настоящее время общепринятым термином для обозначения роста деформаций во времени под постоянной нагрузкой является «ползучесть».
График ползучести бетона во времени

Роль заполнителей в бетонах и растворах

Данные вещества выполняют следующие задачи:

1. Сокращают расход цемента. Такие материалы занимают значительную часть объема бетонного раствора, делая его более доступным по стоимости.
2. Повышают стойкость застывшего бетона к возникновению трещин. Цементный камень без таких добавок более подвержен раскалыванию в связи со склонностью к усадке и деформации. Современные заполнители играют роль жесткого остова бетона, снижая его усадку по сравнению с усадкой цемента без подобных добавок в несколько раз.
3. Увеличивают прочность затвердевшего бетонного раствора, улучшают модуль упругости бетона. Жесткий скелет из заполнителя минимизирует деформацию конструкции под воздействием нагрузки, снижает ползучесть бетона. Таким образом бетонный раствор после затвердевания защищается от возникновения необратимых пластических деформаций различного характера.
4. Пористые, легкие заполнители уменьшают теплопроводность и плотность бетона. Благодаря этому такой раствор можно использовать для создания ограждающих или теплоизоляционных конструкций.
5. Специальные гидратные и особо тяжелые заполнители придают конструкции из бетона стойкость к проникающей радиации.