Добавки для цемента
К добавкам для цемента относятся неорганические или органические вещества а также их смеси, за счет введения которых в контролируемых количествах направленно регулируются свойства цементов, бетонных смесей и бетонов, либо бетонам и цементам придаются специальные свойства.
Содержание:
〈 Добавки для цементов органического происхождения:
〈 Минеральные добавки
Добавки для цементов классифицируют по отношению к свойствам цемента и назначению.По этим показателям добавки делят на следующие группы:
1) компоненты вещественного состава (активные минеральные добавки), изменяющие наименование цементов и обладающие гидравлическими свойствами;
2) наполнители, улучшающие зерновой состав цемента и структуру цементного камня, не обладающие или частично обладающие гидравлическими свойствами;
3) технологические — интенсификаторы помола, регулирующие основные свойства цемента: сроки схватывания, твердение, прочность цемента, пористость цементного камня (воздухововлекающие), пластичность цементно-песчаного раствора и бетона (пластифицирующие добавки), водоудерживающую способность, уменьшающие смачивание водой поверхности частиц цемента (гидрофобизующие добавки);
4) регулирующие специальные свойства цемента: тепловыделение, объемные деформации, коррозионную стойкость, декоративные свойства и др.
Читай также добавки для бетона
Добавки вводимые в цементах в зависимости от происхождения принято разделить на две основные группы:
◊ Органические добавки;
◊ Минеральные добавки.
◊ Добавки для цемента органического происхождения.
В современной технологии бетона широко применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ), вводимые в малых дозах(0,05-0,3% от массы цемента) в бетонные и растворные смеси при их изготовлении и добавляемые в цемент при помоле клинкера.
Поверхностно активные добавки пластифицируют бетонные и растворные смеси, что позволяет улучшить их удобоукладываемость, либо снижают количество воды затворения ( сохраняя удобоукладываемость) и расход цемента на 10-20%. Оставляя же количество цемента неизменным, достигают снижения пористости бетона, повышения его морозостойкости и водонепроницаемости.
Типичные поверхностно-активные добавки можно разделить на четыре группы:
гидрофилизующие, гидрофобизующие, воздухововлекающие и комплексные.
♠ Гидрофилизующие добавки при затворении вяжущего водой предотвращают на определенный срок слипание отдельных цементных частиц между собой. В этом случае несколько замедляется коагуляция новообразований, а вместе с тем высвобождается некоторое количество воды, которое обычно как бы застревает в коагуляционных структурах. По этой причине требуемая удобоукладываемость смеси с добавкой достигается при меньшем количестве воды затворения, чем у смеси без добавки.
К гидрофилизующие добавкам относится сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ), получаемая из сульфитных щелоков, образующихся при сульфитной варке целлюлозы. Поэтому СДБ представляет собой в основном кальциевую соль лигносульфоновой кислоты — лигносульфонат кальция. При адсорбции цементом лигносульфонат кальция гидрофилизирует частицы цемента, т. е. улучшает их смачивание водой. Одновременно ослабляются силы взаимного сцепления между частицами вяжущего. В результате этого добавка СДБ повышает пластичность цементного теста и подвижность бетонных смесей.
♠ Гидрофобизующие добавки, как правило, существенно повышают нерасслаиваемость, связанность бетонной (растворной) смеси, находящейся в покое. При действии внешних механических факторов (при перемешивании, укладке и т. д.) бетонная или растворная смесь с добавкой отличается повышенной пластичностью. Такое свойство гидрофобизующих смесей объясняется специфическим смазочным действием тончайших слоев поверхностно-активных веществ, распределяемых в смеси. Кроме того, эти добавки предохраняют цементы от быстрой потери активности при перевозке или хранении.
К гидрофобизующим добавкам относят мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, синтетические жирные кислоты и их соли и кремнийорганические жидкости (ГКЖ-Ю, ГКЖ-П, ГКЖ-94). Мылонафт представляет собой натриевое мыло нафтеновых кислот. Общая формула нафтеновых кислот, где п изменяется от 8 до 13. Источником получения нафтеновых кислот служат щелочные отходы, образующиеся при очистке продуктов перегонки нефти (бензина и др.) щелочью.
Из них получают технические нафтеновые кислоты, известные под названием асидол и асидол-мылонафт. Синтетические жирные кислоты изготовляют путем окисления парафина. Можно применять в качестве добавки как синтетические жирные кислоты, так и кубовые остатки, полученные при производстве этих кислот.
Молекулы нафтеновых кислот и их солей состоят из полярной группы (СООН или COONa) и углеводородного радикала. Эти молекулы адсорбируются на частицах цемента так, что их углеводородные радикалы обращены наружу. Они не смачиваются водой и придают цементу гидрофобные свойства. Своеобразным «смазочным» действием тонких ориентированных пленок М. И. Хигерович объясняет увеличение подвижности бетонных смесей. Жидкости ГКЖ-Ю и ГКЖ-П представляют собой водно-спиртовые растворы метил- и этилсиликоната натрия, способные смешиваться с водой в любых соотношениях. Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94 — продукт гидролиза этилдихлорсилана; ГКЖ-94 обычно применяют в виде водной эмульсии.
♠ Воздухововлекающие добавки позволяют получать бетонные(растворные) смеси с некоторым дополнительным количеством воздуха. Чтобы повысить пластичность смеси, обычно увеличивают объем вяжущего теста. Вовлекая воздух, увеличивается объем вяжущего теста без введения лишнего цемента. Поэтому удобоукладываемость такой системы повышается. К тому же воздухововлекающие добавки образуют и ориентированные слои, активные в смазочном отношении. Широко применяют воздухововлекающие добавки на основе смоляных кислот: смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ), омыленный древесный пек и др.
К ускорителям твердения цемента,увеличивающим нарастание прочности бетона, особенно в ранние сроки, относятся хлорид кальция, сульфат натрия, нитрит-нитрат-хлорид кальция и др.Влияние хлористого кальция на повышение прочности бетона объясняется его каталитическим воздействием на гидратацию C3S и C2S, а также реакцией с С3А и C4AF.
Ускорители твердения не рекомендуется применять в железобетонных конструкциях и предварительно напряженных изделиях с диаметром арматуры менее 5 мм и для изделий автоклавного твердения, эксплуатирующихся в среде с влажностью более 60%. Сульфат натрия может вызвать появление высолов на изделиях.
В нитрит-нитрат-хлориде кальция ускоряющее действие хлорида сочетается с ингибирующим действием нитрата кальция.
Противоморозные добавки — поташ, хлорид натрия, хлорид кальция и др. — понижают точку замерзания воды, чем способствуют твердению бетона при отрицательных температурах.
Для замедления схватывания применяют сахарную патоку и добавки СДБ, ГКЖ-10 и ГКЖ-94.
♠ Пено- и газообразователи применяют в цементах для изготовления ячеистых бетонов. К пенообразователям относятся клееканифольные, смолосапониновые, алюмосульфонафтеновые добавки, а также пенообразователь ГК. В качестве газообразователей применяют алюминиевую пудру ПАК-3и ПАК-4.
Из добавок микропенообразователей наиболее известны абиетат натрия и омыленный древесный пек. Абиетат натрия получают путем омыления канифоли едким натром (поэтому его называют смолой нейтрализованной, воздухововлекающей — сокращенно СНВ). Омыленный древесный пек представляет нейтрализованные щелочью смоляные кислоты древесного пека хвойных пород. Микропенообразователи образуют при перемешивании бетонной смеси пену, вовлекая воздух, т. е. действуют как воздухововлекающие добавки.
♠ Комплексные добавки, получившие широкое распространение, обычно состоят из гидрофилизующих и гидрофобизующих поверхностно-активных веществ. Они сочетают высокий пластифицирующий эффект с гидрофобизующим действием на цементы и бетоны. Комбинированные добавки, например пластификатор СДБ, ускоритель твердения (хлористый кальций) с ингибитором (нитратом натрия), способствуют экономии цемента. При этом ускоритель твердения нейтрализует некоторое замедление твердения смеси в раннем возрасте.
Специальные добавки обеспечивают получение водонепроницаемых растворов или бетонов, регулируют сроки схватывания и др. Синтетические химические добавки -суперпластификаторы (С-3; 40-03 и другие) получают в последнее время все большее применение в технологии бетона. Добавки оказывают повышенное пластифицирующее действие на растворные и бетонные смеси , улучшают структуру и повышают прочность и морозостойкость бетона.
Минеральные добавки для цемента
Активными минеральными добавками ( гидравлические) называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью ( пушонкой) и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой.
Активные минеральные добавки (называемые иначе гидравлическими добавками) содержат двуокись кремния в аморфном, а следовательно, в химически активном состоянии и способны поэтому взаимодействовать с гидратом окиси кальция, образуя гидросиликаты кальция.
Активные минеральные добавки могут быть природными (естественными) и искусственными( таблица-1). В качестве природных активных добавок широко используют горные породы (диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы — глиежи), а также породы вулканического происхождения (вулканический пепел, туф, пемзу, витрофир, трасс).
Таблица-1.Активные минеральные добавки 
Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промышленности: быстроохлажденные (гранулированные) доменные шлаки; белитовый (нефелиновый) шлам — отход глиноземного производства, содержащий в своем составе до 80% минерала белита (двукальциевого силиката); зола-унос — отход, получившийся при сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии и улавливаемый электрофильтрами и другими устройствами.
Использование отходов промышленности, в частности, для выпуска вяжущих веществ имеет большое народнохозяйственное значение. Активная минеральная добавка химически связывает растворимый в воде гидрат окиси кальция, выделяющийся при твердении портландцемента, при этом повышается плотность цементного камня, возрастает его сопротивление коррозии.
Поэтому активные минеральные добавки применяют для повышения плотности, водостойкости и солестойкости бетонов и растворов. Некоторые из них используются для приготовления жароупорных бетонов и растворов на портландцементе.
Гидравлические добавки в порошкообразном состоянии, будучи смешаны с водой , самостоятельно не затвердевают, поэтому их добавляют в цементах. Активные минеральные добавки содержат вещество, способное в обычных условиях вступать в химическое взаимодействие с гидратом оксида кальция и давать труднорастворимые продукты реакции.
В диатомитах, трепелах и других добавках осадочного происхождения этим веществом является водный кремнезем, а в вулканических и искусственных -преимущественно алюмосиликаты. Минеральная добавка считается активной, если она обеспечивает конец схватывания теста, приготовленного на основе добавки и извести-пушонки не позднее 7 суток после затворения и обеспечивает водостойкость образца не позднее 3 сут после конца его схватывания.
Активность минеральных добавок характеризуется также количеством СаО, поглощенной из раствора на 1 г добавки в течение 30 сут. Отдельные виды минеральных добавок имеют активность не менее (мг/л): трепелы и диатомиты-150; трассы-60, пемзы, туфы, пеплы-50, глиежи-30.
*****