Добавка — это химическое соединение, которое вводится в бетон, жидкое цементное тесто или строительный раствор в период смешивания с целью придания смеси заданных свойств.

Добавки иногда называют «присадками», но этот термин больше подходит к химическим веществам, добавляемым к цементу на заводах в процессе его производства.

При употреблении добавок с любым типом цемента (за исключением обыкновенного и быстротвердеющего портландцемента) следует заручиться согласием фирмы — поставщика цемента.

Добавки в основном применяют в следующих случаях.

1. Для ускорения процесса схватывания цемента и твердения бетона или раствора. Такие добавки называют ускорителями твердения бетона.

2. Для замедления процесса схватывания цемента и уменьшения скорости твердения смеси. Такие добавки называют замедлителями.

3. Для вовлечения воздуха в смесь (воздухововлекающие добавки). С помощью этих добавок получают бетонную смесь с вовлеченным воздухом, которую не следует смешивать с газобетоном. Газобетон получают посредством других добавок и применяют для других целен.

1.6.1. Ускорители твердения бетона

Ускорители целесообразно применять в холодную погоду и при необходимости выполнения срочного ремонта, например в период между морскими приливами и при ремонте отдельных участков бетонных полов.

В качестве активного составляющего в подавляющей части ускорителей, применяемых в бетоне, используется хлорид кальция (CaCl). Это вещество не только ускоряет химическую реакцию между цементом и водой, но и обладает следующими важнейшими свойствами: он очень агрессивен по отношению к черным металлам, увеличивает усадку смеси при высыхании и уменьшает сопротивление сульфатам сульфатостойкого портландцемента.

Беспристрастная техническая оценка показала бы, что CaCl2 можно безопасно использовать в бетоне при условии абсолютного выполнения многих требований. На практике же на строительных площадках часто невозможно обеспечить стопроцентное их выполнение. Поэтому автор не рекомендует пользоваться хлоридом кальция (за исключением временных аварийных работ), если специалист, несущий ответственность за проведение работ, не имеет полной уверенности в том, что все необходимые условия будут строго выполняться.

Вследствие упомянутых серьезных недостатков хлорида кальция была проделана большая работа, направленная на получение хорошего заменителя как основы ускоряющей добавки. До настоящего времени только два соединения в какой-то мере отвечают предъявляемым требованиям: это формиат кальция и карбонат натрия.

Наиболее эффективным и удовлетворительным методом ускорения схватывания и твердения бетона на портландцементе является применение подогретой бетонной смеси или прогрев бетона после укладки.

1.6.2. Замедлители

Замедлители применяют в основном в двух случаях. В первом случае в качестве необходимого составляющего бетонной смеси, когда требуется увеличить срок схватывания цемента и уменьшить скорость твердения бетона, во втором случае — при изготовлении сборных элементов для замедления схватывания и твердения бетона только на поверхности с тем, чтобы облегчить ее обработку после распалубки.

Замедлителями обычно являются сахара пли подобные соединения, но можно применять и буру. На очень сложную реакцию между замедляющими добавками и портландцементом влияют химический состав цемента и температура твердения бетона. Поэтому период замедления можно определить только приблизительно и точно предусмотреть результаты практически невозможно.

1.6.3. Воздухововлекающие добавки

Бетон с воздухововлекающими добавками применяют для дорожных покрытий и наружной облицовки, чтобы противодействовать разрушающим воздействиям мороза и солей против обледенения. Однако воздухововлекающие добавки можно успешно использовать в бетонах и растворах, применяемых для ремонта и восстановления железобетонных конструкции, расположенных на очень открытых для атмосферного воздействия участках северных районов Великобритании, а также при ремонте морских сооружений в северных широтах. В самом начале, когда воздухововлекающие добавки вводили в бетон для придания ему морозостойкости, было замечено, что эти вещества придают бетонной смеси и другие полезные свойства, а именно:

  • а) уменьшают (а при благоприятных обстоятельствах могут полностью исключать) образование трещин при пластической усадке;
  • б) уменьшают размывание водой хорошо обработанной поверхности бетона;
  • в) улучшают удобоукладываемость.
Лучшие воздухововлекающие добавки — полимеры. Их следует осторожно добавлять в воду затворения. Доза должна точно контролироваться, а добавка равномерно распределяться по всему замесу. Цель введения воздухововлекающей добавки — получить большое количество крошечных пузырьков воздуха, изменяющих поровую структуру бетона. В результате вовлечения воздуха (примерно 4,5±1,5%) незначительно снижается прочность бетона на сжатие, но в то же время улучшается его удобообрабатываемость.

Воздухововлекающие добавки не следует путать с алюминиевым порошком, который применяется при производстве легкого газобетона и раствора.

1.6.4. Пластификаторы или добавки, улучшающие удобоукладываемость бетона

Эти добавки можно разделить на два основных класса: лигносульфонаты, называемые также лигнинами, и мыла, или стеараты, мелкоизмельченные порошки.

Лигносульфонаты и стеараты действуют в значительной степени как смазочные вещества. Таким образом, количество воды, необходимой для получения смеси с заданной удобоукладываемостью, может быть уменьшено, или же при неизменном водоцементном отношении может быть увеличена удобоукладываемость. Некоторые из этих веществ, в частности стеараты, придают бетону и раствору определенную степень гидрофобности, поэтому их иногда называют водостойкими. Избыточное количество некоторых из этих веществ замедляет схватывание, а слишком большое может привести к постоянному снижению прочности на сжатие.

В группу мелкоизмельченных порошков входят зола пылевидного топлива (зола уноса), порошкообразная гашеная известь, порошкообразные известняк и бентонит. Сам портландцемент является хорошим пластификатором и увеличение его количества может разрешить проблему расслоения и жесткости бетонной смеси. В зависимости от свойств и количества употребленного порошка потребность воды для бетонной смеси может увеличиться, но в таком случае улучшится и ее связующая способность.

Короче говоря, оба класса (лигнины и стеараты, а также порошки) имеют свои области применения и являются надежными при условии правильного употребления. С их помощью получают удобоукладываемую смесь, которую можно уплотнять глубинными вибраторами и виброрейками.

Многие поставщики добавок изготавливают такие вещества, которые служат нескольким целям. Это означает, что можно получить пластификаторы, действующие как замедлители, и пластификаторы, обладающие свойствами ускорителей. Поэтому важно иметь все сведения об основном составе и о воздействии той или иной добавки на бетон до ее употребления.

1.6.5. Суперпластифицирующие добавки для бетона

Это относительно новый вид химических добавок, применяемых в Великобритании. Однако в промышленном производстве Японии их используют примерно с 1967 г., а в ФРГ — с 1972 г. Суперпластификаторы по своему химическому составу отличаются от обычных пластификаторов, употребляемых повсеместно в настоящее время. Ими можно надежно пользоваться в больших дозах при соблюдении общих положений, изложенных в этом разделе.

Суперпластификаторы используют в двух целях — для получения литого бетона и бетона с нормальной удобоукладываемостью, но с очень низким водоцементным отношением, обеспечивающим высокую прочность. В задачу данного раздела не входит рассмотрение химического состава различных видов суперпластификаторов, имеющихся в Великобритании, однако их можно разбить на три группы: 1) меламиноформальдегидные сульфированные соединения; 2) нафталинформальдегидные сульфированные соединения; 3) модифицированные лигносульфонаты.

Особенно надежными и эффективными оказались первые две группы.

Научные исследования и натурные испытания, проведенные в ФРГ, Японии и Великобритании, показали, что введение этих химических соединений не оказывает никакого вредного воздействия на долговечность бетона, его защитные свойства по отношению к стали и показатели длительной прочности.

Для получения бетона, который будет «течь», но не расслаиваться, необходимо чтобы до введения добавки осадка конуса составляла примерно 50—75 мм. Содержание мелкого заполнителя (песка) в смеси должно быть увеличено на 4—5%, а крупного — соответственно уменьшено с целью сохранения отношения заполнителя к цементу. Суперпластификатор вводят в смесь после затворения водой. После его введения процесс перемешивания следует продолжать по меньшей мере еще 2 мин.


Правильно изготовленный бетон с суперпластификатором имеет осадку конуса около 200 мм (в случае подвижной смеси) и почти полностью самоуплотняется. Он пластичен, но не расслаивается. Во избежание расслоения нужно строго следить за дозированием составляющей смеси при приготовлении бетона, особенно за содержанием песка, и первоначальной величиной осадки конуса.

Вследствие опасности расслоения смеси при использовании суперпластификаторов особенно важно до введения добавок делать пробные замесы, чтобы гарантировать точное соблюдение в бетоне проектного состава (включая тип и гранулометрический состав крупного .и мелкого заполнителя).

Максимальная удобоукладываемость сохраняется обычно в течение 30—60 мин , а затем бетон быстро теряет пластичность и загустевает. Литературные данные о суперпластификаторах подтверждают, что они очень полезны в производстве бетона.

Одним из основных условий при производстве высококачественного бетона в конструкции является необходимость его тщательного уплотнения. Для достижения высокой прочности бетон необходимо хорошо уплотнить, однако сделать это часто бывает трудно (а в некоторых случаях почти невозможно). Особенно это относится к случаям, когда бетон используется для ремонта стен, колонн и элементов небольшого поперечного сечения.

Читатель может получить дополнительные сведения о суперпластификаторах, обратившись к библиографии в конце этой главы.

1.6.6. Зола-унос (РГЛ)

Зола-унос остается в очень большом количестве при сгорании каменного угля, на котором работают электростанции. Это мелкий порошок с такой же удельной поверхностью, как у обычного портландцемента, т. е. около 3400 см2/г. Однако ее плотность значительно ниже, чем у цемента, и находится в пределах от 1,9 до 2,3 (плотность обыкновенного портландцемента примерно 3,12), Основными химическими веществами в золе-уносе являются окислы кремния, железа и алюминия наряду с небольшим количеством углерода и серы. Соответствующий Британский стандарт — BS 3892 «Зола-унос для использования в бетоне». Стандарт ограничивает содержание в золе горючего материала и соединений серы. Зола-унос обладает некоторыми гидравлическими свойствами, и это основная причина се применения в некоторых типах бетона и жидком цементном растворе.

При использовании золы-уноса в бетоне для несущих конструкций следует учитывать следующие факторы.

1. Зола-унос должна вводиться в бетон или раствор только при письменном согласии технического представителя заказчика.

2. Для всех марок бетона, используемых при изготовлении несущих конструкций, для обеспечения долговечности следует точно установить минимальное содержание цемента. Замена цемента золой-уносом не должна уменьшать содержания цемента ниже этого минимального количества.

3. Химический состав и гидравлические свойства золы уноса во многом зависят от типа сжигаемого угля и от характеристик процесса горения на электростанции. Изменение этих параметров может влиять на прочность бетона при сжатии как в раннем возрасте, так и в более поздние периоды, например через 3, 6 и 12 мес.

Внимательное рассмотрение п. 1 показывает, что он имеет большее значение, чем это может показаться с первого взгляда. Требования к минимальному содержанию цемента основаны на многолетней практике, и они оказывают непосредственное влияние на долговечность. Долговечность — очень широкий термин. Он включает в себя сопротивление таким воздействиям, как замораживание и оттаивание, проникание влаги (непроницаемость), химическое воздействие и глубина карбонизации в зависимости от времени. Автор не встречал опубликованных работ, в которых говорилось бы о том, что бетон в относительно тонких несущих элементах, в котором часть минимального содержания цемента была заменена золой-уносом, столь же долговечен, как и бетон без такой замены.

Отметим влияние золы-уноса на защиту арматуры от коррозии. Одним из важнейших факторов при защите бетоном стали от коррозии являются сильные щелочные свойства раствора на портландцементе с pH около 11,5. Зола-унос обладает лишь слабощелочными свойствами с величиной pH, приближающейся к нейтральному значению 7. Поэтому любое разбавление цементного раствора, уменьшающее его щелочные свойства, может отрицательно сказаться на защите арматуры.

Автор полагает, что добавление золы-уноса к обыкновенному портландцементу не может заменить сульфатостойкого портландцемента, когда последний требуется для противодействия сульфатам. Одним из факторов, влияющих на сульфатостойкость смеси из обыкновенного портландцемента и золы-уноса, является наличие в цементе С3А (трехкальциевого алюмината). При добавлении золы-уноса в бетонную смесь на портландцементе в полевых условиях возникает дополнительная проблема: необходимость контроля дозировки еще одного компонента.