Бетон на портландцементе является одним из основных строительных материалов современности. Недостатками обычного бетона являются сравнительно невысокая прочность при растяжении (по сравнению с прочностью при сжатии), а также явление усадки цементного камня в процессе твердения бетона, связанное, в первую очередь, с отдачей воды затворения в окружающую среду.

Усадка бетона конструкции в целом или отдельных ее зон опасна не столько нарушением геометрии элемента конструкции, сколько возникающими при этом растягивающими напряжениями в бетоне, которые часто приводят к образованию сквозных или поверхностных трещин. Традиционным способом компенсации усадки бетона является сокращение количества воды затворения. Для этого, как правило, применяют пластифицирующие добавки, используют жесткие смеси, уменьшают расход вяжущего, подбирают фракционный состав заполнителей. Существенное значение имеют также минералогический состав и тонкость помола цемента. Одним из способов уменьшения или устранения усадочных деформаций является создание цементов, получивших название «расширяющиеся цементы». В ряде зарубежных стран для решения проблемы получения бетонов с компенсированной усадкой, помимо расширяющихся цементов, состоящих из портландцемента и расширяющих добавок, используют отдельно расширяющие компоненты (органические добавки). Эти компоненты следует добавлять к портландцементу в очень небольшом количестве (0,5-2%). Для получения бетона таким способом требуются высокая культура производства и особо точное дозирующее оборудование.

В России в настоящее время для повышения эксплуатационных характеристик бетонов широко используют минеральные добавки. Среди них особое место должны занимать расширяющие добавки, введение которых в бетон на портландцементе позволяет обеспечить наряду с высокой прочностью низкую проницаемость, повышенные значения растяжения при изгибе, пониженные величины усадочных деформаций.

Введение расширяющих добавок в бетонную смесь на портландцементе вызывает расширение цементного камня. При ограничении деформаций расширения в бетоне развивается самонапряжение. Изучение процесса гидратации цементов на расширяющих добавках и бетонов на их основе показало, что скорость образования продуктов гидратации, вызывающих расширение в системе и рост прочности, во многом зависит от вида, активности и количества расширяющей добавки.

Проведенный анализ результатов исследований российских и зарубежных ученых дал основания условно подразделить расширяющие минеральные добавки на:

– оксидные;

– алюминатно-оксидные;

– алюминатно-сульфатные.

На диаграмме (рис.1) приведены результаты оценки прочности, расширения и

самонапряжения мелкозернистых бетонов с различными добавками.

 Экпериментально установлено, что к возрасту 150 суток наиболее стабильные показатели достигаются у образцов из бетона с добавкой сульфоалюминатного типа, прочность на сжатие увеличилась на 7-13%. Расширение и самонапряжение снизились на 13 и 6%. У образцов с добавкой оксидного типа эти показатели снизились на 47 и 85%. Полученные данные определили добавку третьей группы как основную для промышленного производства.

 Установлено, что композиционное вяжущее состава ПЦ : РД = 85 : 15 обеспечивает идентичность свойств мелкозернистых бетонов на напрягающем цементе, твердеющих 28 суток в водных условиях, затем на воздухе в возрасте до 120суток. Анализ, обработка и обобщение экспериментальных данных дали возможность определить оптимальные расходы РД в зависимости от массы вяжущего для получения следующих свойств бетонов:

— обеспечение компенсации усадки при требуемом классе по прочности на сжатие – 5-11%;

— обеспечение требуемой марки по самонапряжению – 6-14%;

— получение марки по водонепроницаемости W12-W20 – 6-10%;

— обеспечение марки по морозостойкости F300-F500 – 6-10%.

Одной из главных задач технологии является получение бетона с заданными свойствами методом регулирования его состава с использованием химических добавок. Анализ результатов показал (таблица 2), что для бетонов с компенсированной усадкой и напрягающих бетонов одного и того же состава положительный эффект достигается при применении не только традиционных добавок, таких как суперпластификатор С-3 и лигносульфонаты, но и новых добавок и комплексов, таких как Лигнопан, Алпласт, Супронафт, Экопласт П-10.

Таблица 2 — Влияние пластифицирующих добавок на свойства бетонов с КУ

 Так, применение суперпластификатора С-3 для бетонов с компенсированной усадкой в количестве 0,2- 0,7% массы вяжущего (ПЦ+РД) позволяет на 15-20% повысить прочность и самонапряжение за счет уменьшения количества воды, при этом водоредуцирующий эффект действия добавки позволяет отнести ее ко 2-ой группе. Введение в состав бетонной смеси добавки «Лигнопан Б-1» в количестве 0,2% от массы вяжущего редуцирует до 20% воды и при этом повышает на 15-17% прочность бетона. В то же время, пластифицирующая добавка «Алпласт» в количестве 0,2% массы вяжущего позволяет редуцировать до 15% воды и на 10-12% повысить прочность.

Установлено, что для бетонов с КУ (РД-7%) по сравнению с бетонами на портландцементе введение добавки Экопласт П-10 в возрасте 28 суток увеличивает прочность на сжатие на 10%, для напрягающего бетона (РД-12%) на 24%.Самонапряжение в бетоне с КУ и напрягающем, по сравнению с другими бетонами повышается на 20-75%,

Литературные источники:

1. Звездов А.И., Титов Ю.Н.,Бейлина М.И.Титов М.Ю. Бесшовный монолитный бетонный пол //Патент на изобретение №2137730 от 14октября 1992 года
2. Звездов А.И., Титова Л.А.,Бейлина М.И., Мартиросов Г.М., Лебедев А.О.,

Сиденко И.Л., Посысаев А.Н., Букреева Т.В. Титов М.Ю. Расширяющая добавка к

цементу //Патент на изобретение №2137730 от 14октября 1992 года

3. Титова Л.А.,Бейлина М.И., Мартиросов Г.М. Титов М.Ю. Расширяющие

добавки //ТУ 5743-023-46854090-98

4. Титова Л.А. Титов М.Ю. Повышение долговечности бетона применением

расширяющих добавок //Сборник материалов конференции "Долговечность и защита конструкций от коррозии" 25-27 мая 1999 г.

5. Титова Л.А.,Бейлина М.И., Мартиросов Г.М. Титов М.Ю. Смеси растворные

сухие гидроизоляционные// ТУ 5745-117-46854090-2001

6. Титова Л.А.,Бейлина М.И. Титов М.Ю. Расширяющие добавки для повышения

долговечности конструкций //Журнал "Монтажные и специальные работы в

строительстве" — №1- 2004г.

7. Титов М.Ю. Расширяющие добавки к бетону //Журнал "Инвестиции &

строительство" — №9-10(38-39) — 2006г.

8. Титов М.Ю. Отмена гидроизоляции в конструкциях из бетона с расширяющей

добавкой //Журнал "Популярное бетоноведение" — №2- 2009г.