Пластификатор для бетона — что это такое и зачем нужно?

Для сохранения структурной целостности бетона и повышения его устойчивости к тепловым процессам в цементные составы при приготовлении добавляют пластификаторы. Это повышает эластичность бетона, предотвращает образование трещин и улучшает его теплофизические свойства.

Что такое пластификатор?

Появление в 80-х годах химических веществ, изменяющих пластические свойства бетонных смесей, позволило увеличить темпы строительства и улучшить характеристики материалов. Классический бетон не отвечал этим новым требованиям, поэтому ученые создали пластифицирующие добавки, позволяющие уменьшить количество воды, необходимое для приготовления, и одновременно улучшить подвижность бетонной смеси. Раствор хорошо заполняет пустоты в опалубке и проникает в небольшие полости конструкции, облегчая перемешивание и имея более однородную структуру.

Существует несколько типов пластификаторов, которые могут быть использованы в строительных проектах, в том числе:

• разжижитель С-3;
• лигносульфонаты;
• «Дофен»;
• полимерный фенол;
• последрожжевую барду;
• отходы производства щелочи и кислот;
• смолу МФ-АР;
• поверхностно-активные добавки ЛХД.

Любые используемые добавки должны быть безопасны для окружающей среды, нетоксичны для человека и способны противостоять внешним факторам, сохраняя при этом качество и срок хранения.

Для чего нужен пластификатор в бетоне

Были проведены различные эксперименты, чтобы определить, зачем нужен пластификатор и как его действие отражается на бетоне. Эти исследования проводились как в лабораториях, так и на реальных строительных площадках.

При использовании пластификаторов наблюдается положительный эффект:

Расход цемента может быть снижен на 15–20%, а прочность готовой бетонной смеси увеличена на 25% за счет использования этой добавки. Она также замедляет процесс схватывания и твердения, что делает ее идеальным вариантом для тех случаев, когда объект находится далеко от бетонного блока. Если необходима нейтральность, можно добавить газообразователи или использовать комплексный суперпластификатор. Повышается плотность и водонепроницаемость бетона, а также морозостойкость смеси. Также уменьшается расслаивание при длительной транспортировке и укладке, а адгезия в армированных конструкциях увеличивается на 50%. Наконец, пластификаторы улучшают качество лежалого цемента и продлевают срок службы готового раствора. Бетонные конструкции, в которых используется эта добавка, меньше усаживаются при затвердевании.

Возведение монолитных конструкций с плотным армированием — таких как высотные здания, опоры для мостов и сложная опалубка — облегчается с помощью пластифицирующих добавок. Это также относится к узким профилям, кольцам, трубам и монолитным изделиям, таким как плиты, панели и перемычки. Объемные фундаменты и объекты, где требуется минимальное время набора прочности, также выигрывают от использования пластифицирующих добавок.

Пластификаторы добавляются в бетонные смеси для повышения производительности производственного процесса. Пластичные качества смеси позволяют увеличить раннюю прочность.

Основные виды

На рынке представлены различные типы пластификаторов для бетона, каждый из которых предназначен для определенной цели:

Уменьшающие расход воды. Основными задачами этой группы являются улучшение качества и снижение потребления воды. Снижение потребления воды приводит к повышению качества, например, увеличение морозостойкости на 40%. В эту группу входят 4 различных вида продукции.

Функция стабилизации полезна при транспортировке, так как предотвращает расслоение смеси во время движения.

Время затвердевания может быть ускорено, что является важным свойством. Это позволяет снизить процент высыхания на 20%, что облегчает использование готовой бетонной смеси. Это же свойство облегчает формование при более низких температурах.

Сокращение времени твердения может быть полезно при многоэтапной работе на объекте, поскольку оно повышает адгезионные свойства слоев, позволяя доливать бетон.

Гидрофобные свойства могут быть увеличены для создания лучших адгезионных свойств и удаления воздушных пузырьков. Это позволяет получить более прочную растворную смесь за счет удаления воздушных карманов. После этого бетон можно заливать без особых проблем.

Ускоритель набора прочности

Основное назначение добавки — ускорить время схватывания цементного раствора, одновременно увеличивая прочность схватившегося раствора в три раза.

Другие свойства:

Прочностные характеристики бетона улучшаются на 15%, а прочность на разрыв увеличивается на 70%. Также повышается уровень подвижности готового бетона, поэтому материал переходит из группы П1 в группу П3. Эти изменения свойств раствора позволяют избежать разрушения конструкции под воздействием внешних факторов (вибрация, осадки и т. д.). Увеличивается теплота гидратации, а значит, снижается интенсивность выделения воды из структуры готового бетона.

Добавка, ускоряющая процесс отверждения, выпускается в жидкой форме. Она используется в тех случаях, когда естественное увеличение прочности невозможно. Различные виды этой добавки представлены солями карбоната, солями серной кислоты, солями аммония, хлоридами и нитратами.

Составы на основе хлоридов являются наиболее популярным выбором для многих людей, поскольку они эффективны и доступны по цене.

Замедлитель набора прочности

Этот компонент используется реже, чем добавки, упомянутые ранее. Основная причина использования этих добавок — снижение скорости набора прочности. Эта необходимость выявляется, когда выполняется большой объем работы с перерывами между ними.

Необходимо замедлить схватывание материала во время транспортировки, чтобы в дальнейшем предотвратить образование рабочих швов. Эти участки разрушаются быстрее, так как структура бетона здесь неравномерна.

Этот тип добавок влияет на процесс гидратации, что в свою очередь замедляет прочность смеси. Существует два типа замедлителей: физические и химические. Физические замедлители действуют путем обволакивания зерен цемента пленкой, что снижает скорость набора прочности. Химические замедлители действуют путем замедления самого процесса гидратации.

Использование химических замедлителей может повлиять на надежность бетона. Эти замедлители должны быть точно дозированы, поскольку они работают за счет снижения естественной скорости роста кристаллической решетки бетона.

Ингибиторы коррозии

При строительстве железобетонных конструкций рекомендуется использовать такие добавки, как ингибиторы коррозии. Если металл разъедается ржавчиной, например, в том месте, где бетон из-за повреждения открыл стальные прутья, этот процесс невозможно остановить, так как он будет развиваться в толще твердого материала. Однако его можно предотвратить, используя ингибиторы коррозии. Эти добавки предотвращают окислительную реакцию в структуре металла. Если ингибитор коррозии не может остановить этот процесс, то добавка снижает интенсивность негативного воздействия.

Пользуются популярностью такие виды присадок, как:

1. бихромат натрия и калия;
2. смесь нитрита и нитрата кальция;
3. нитрит натрия.

Ингибитор коррозии создает на поверхности металла барьер, который предотвращает окисление прутков в толще бетона.

Противоморозные добавки

Противоморозная добавка добавляется в раствор только при минусовых температурах, но при этом она выпускается в жидком виде. Благодаря таким добавкам свойства бетона сохраняются даже при сильном понижении температуры воздуха — до −20°c. В этом случае процесс гидратации замедляется, что способствует снижению скорости выделения тепла из бетонного слоя. Применение таких добавок целесообразно, если готовый раствор будет использоваться на улице (устройство садовых дорожек, изготовление пеноблоков и шлакоблоков для возведения наружных стен объекта).

Комплексные добавки

Существуют различные добавки, способные улучшить свойства готового состава. Если вы пытаетесь найти замену пластификатору в бетоне, то при определенных условиях рассматриваются комплексные добавки. Другое название таких веществ — суперпластификаторы. Их используют в том случае, если готовая конструкция будет регулярно подвергаться воздействию негативных факторов. Стоимость комплексных добавок значительно выше, чем добавок, выполняющих только 1 функцию.

Составы пластификаторов

Пластификаторы отличаются по составу:

Эти пластификаторы изготавливаются из полимеров и силиконов, что делает их экологически безопасными. Они не имеют запаха, повышают подвижность смеси и водонепроницаемость бетона. Применяются в отделочных работах.

Лигносульфонаты могут использоваться в качестве анионных поверхностно-активных веществ для улучшения свойств бетона, включая снижение расхода цемента, повышение водонепроницаемости и морозостойкости, а также увеличение времени транспортировки растворов.

Такие добавки, как поликарбоксилаты, часто используются в монолитном строительстве для того, чтобы продлить время хранения смеси.

Свойства пластификаторов зависят от основного активного компонента.

Как влияет пластификатор на эксплуатационную прочность бетонного раствора?

Включение пластификаторов в состав бетонных растворных смесей приводит к повышению прочности, снижению расхода цемента и воды и улучшению адгезионных свойств. Это приводит к более равномерному схватыванию раствора, отсутствию расслоения и холодных швов, а также к хорошей адгезии к металлической арматуре. В результате получается бетонная смесь высокой прочности и длительного срока службы.

Влияние на текучесть

Текучесть раствора является важным фактором, который необходимо учитывать при подготовке его к определенному виду работ.

Указывается способность бетонной смеси заполнять пустоты в опалубке.

Это облегчает работу с материалом.

Срок хранения обычного раствора можно увеличить с 2 до 6 часов, используя комплексные суперпластификаторы С-3 и полипласт СП-1. Это также увеличивает текучесть с 4 до 22 см и снижает расход цемента на 15%.

Пластичность

Показатель того, насколько легко распределяется смесь и насколько хорошо она может быть уплотнена без образования пустот.

Использование комплексных добавок и монодобавок органического/неорганического происхождения позволяет повысить пластичность, так как они относятся к категории гидрофобных веществ. Алгоритм их действия следующий:

Добавление пузырьков воздуха в раствор может повысить его эффективность.

Пузырьки равномерно рассеиваются по всему объему.

Уменьшают натяжение входящей в смесь воды.

По мере высыхания бетона он становится более пластичным, а его водонепроницаемые свойства улучшаются.

Уменьшение усадки

Бетон усаживается по мере схватывания, и его размеры продолжают уменьшаться даже после завершения процесса твердения. Добавление пластификаторов в раствор позволяет сократить время усадки в 2,5 раза, а величину усадки — на 0,6–0,7%.

Морозоустойчивость

Существует несколько различных типов добавок, которые могут быть использованы для повышения морозостойкости бетона. К ним относятся: специальные добавки, которые минимизируют размер пор; комплексные добавки; и гидрофобизаторы, которые препятствуют проникновению влаги в затвердевшую структуру бетона.

Для повышения класса бетонной смеси по морозному индексу применяют:
-замедляющие газообразующие добавки на основе нитрата кальция и нитрата натрия
-замедляющие твердение добавки, основным компонентом которых является мочевина
-комплексный суперпластификатор универсального назначения
-добавки лигносульфонаты

Применение пластификаторов

В различных видах строительных и отделочных работ используются как цементные, так и бетонные растворы.

Фундамент

При устройстве фундаментов используется бетон класса B25 (марка М300) или класса B30 (марка М400). Воды используется в 2 раза меньше по весу, чем сухой смеси; щебень и гравий для засыпки подходят мелкие, с частицами не более 2 см. Важно: фундамент желательно заливать в теплое время года, чтобы он не застыл слишком рано и хорошо связался с арматурой. Фундамент заливают слоями по 25–30 см, уплотняя каждый слой вибратором или простукивая и выравнивая поверхность. Пластификаторы в бетоне для фундаментов позволяют получить плотную структуру без пустот, повышают прочность фундаментов, позволяют обойтись без вибрации. При заливке фундаментов при отрицательных температурах необходимы противоморозные добавки.

Стяжка пола

Стяжка бетонного пола — это процесс создания гладкой, ровной поверхности. Это необходимо для того, чтобы создать идеально ровную поверхность. Пластификаторы добавляются в смесь для экономии материалов, а также для создания ровного основания без пустот и пустот. Полезны также добавки, которые уплотняют и создают самовыравнивающиеся смеси.

Теплый пол

Необходимо не только создать ровную поверхность при заливке стяжки для теплого пола, но и повысить теплопроводность стяжки. Используя пластифицирующие добавки для теплых полов, можно добиться равномерного прогрева пола, повышения прочности стяжки и уменьшения толщины стяжки на 10–15%.

Укладка тротуарной плитки

Для изготовления плитки используется цемент марки М300 — М500. Цементный раствор не обладает достаточной прочностью для укладки тротуарной плитки. Добавление щебня снизило бы его пластичность, что затруднило бы ровную укладку блоков. Пластификаторы помогают избежать этих проблем: раствор становится более подвижным, готовые изделия — более плотными, ровными и гладкими, без побурения. Повышается долговечность изделий. Целесообразно использовать добавки, повышающие морозостойкость.

Инструкция по приготовлению пластификатора бетона

Вы должны использовать только те пластификаторы, которые предназначены для промышленного бетона или которые вы сделали сами, и тщательно следовать инструкциям, чтобы не повредить качество готового продукта.

Ручной замес

Цемент марки М350 и ниже хорошо подходит для ручного смешивания.

Вручную можно замесить лишь небольшое количество раствора. Для этого растворите пластификатор в теплой воде в соответствии с инструкцией. Затем перемешивайте его строительным миксером в течение 15 минут. После этого добавьте цемент и заполнитель. Затем добавьте в воду разведенный пластификатор и перемешайте все вместе.

Замешивать вручную можно не только в контейнере, но и на деревянной доске или металлическом листе с бортами. Для этого насыпьте вдоль листа кучу песка, сделайте углубление в центре, залейте в углубление цемент и с помощью лопаты постепенно «заворачивайте» песок в цемент. Хорошо перемешайте песок с цементом. Затем налейте воду из лейки и перемешайте. Затем равномерно распределите щебень и снова перемешайте. Наконец, продолжайте перемешивать, постепенно добавляя воду.

Совет!

Планируйте заранее, сколько воды вам понадобится, и никогда не наливайте воду в смесь после того, как она уже приготовлена.

Используйте максимально чистую воду, без примесей и наполнителей. Выбирайте крупный и средний песок, а щебень — мелкой фракции.

Примерная плотность гравийного наполнителя составляет 1600 кг/куб. м, а щебня из гранита и кварцевого песка — 1500 кг/куб. м. Керамзит имеет плотность 600–800 кг/куб. м. Не используйте просроченный цемент, так как это приведет к образованию трещин в конструкциях. Для достижения наилучших результатов используйте свежий цемент.

Срок годности цемента в упаковке составляет 3 месяца. Однако, если упаковка вскрыта, цемент прослужит только неделю при низкой влажности и 24 часа при высокой влажности.

Раствор можно приготовить и в домашних условиях, используя пропорции компонентов по объему, а не по весу. Популярная формула для этого такова: 1 часть цемента, 4 части песка, 2 части щебня и 0,5 части воды.

Если вы используете цемент марки m400, вы получите бетон m250. Однако, если марка цемента m500, то бетон получится m350.

Другие возможные соотношения цемента/песка/гравия/воды по объему:
Для дорожек и полов: ⅓.5/5.7/0.5
Для заборов, гаражей и фундаментов: ½.8/4.8/0.5
Для ленточных фундаментов и стен: 1/1.9/.37/0.5
Очень прочный и быстро твердеющий: 1/1.2/.27/.5

Механизированное замешивание

Бетономешалка — это инструмент, который помогает перемешивать раствор и позволяет делать большие партии смеси.

Чтобы использовать устройство, сначала включите его, когда оно пустое. Затем добавьте воду, половину цемента и крупный заполнитель. Добавьте оставшуюся часть цемента и песок.

Зимой порядок добавления ингредиентов меняется: горячая вода, щебень, цемент, песок.