Химические добавки
Одним из видов минеральных добавок являются расширяющие добавки, которые добавляются в портландцементный клинкер при помоле. В качестве расширяющих добавок применяют алюминаты и сульфаты кальция, оксиды кальция и магния, высококальциевые алюминаты, специально изготовленные из глиноземистого цемента, глиноземистый цемент, сталерафинированные шлаки и обожженные алунитовые породы.
В качестве добавок можно рассматривать полипропиленовые волокна, металлические волокна и стружку, которые не образуют единый армирующий каркас, но способствуют повышению прочности бетона на изгиб и при сдвиговых нагрузках. Фибры или волокна вводятся при производстве бетонных смесей.
Искусственные химические добавки и модификаторы представляют собой вязкие растворы или порошкообразные материалы, растворимые в воде и образующие слабощелочные или нейтральные растворы. Это могут быть чистые неорганические вещества, их смеси, органические соединения, органо-минеральные комплексы. Модификаторы могут быть специально синтезированы или представлять собой побочные продукты или отходы других отраслей промышленности.
Химико-органические добавки — продукты органического синтеза соединений целлюлозы или переработки отходов лесохимии, целлюлозно-бумажной промышленности, химической и нефтехимической промышленности, агрохимии. Наиболее распространенными представителями органических химических добавок и модификаторов являются поверхностно-активные вещества. На этой основе можно получить практически все функциональные добавки. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) обладают различной активностью и направлением действия. Тип и положение функциональных групп в молекуле определяют взаимодействие ПАВ с гидроксидом кальция на поверхности твердой фазы.
Наиболее эффективным видом ПАВ являются суперпластификаторы. Влияя на процессы структурообразования, особенно на начальном этапе, они изменяют реологические свойства цементной системы и способствуют снижению ее водопотребности, что в последующем влияет на параметры кристаллизационной структуры.
Химико-неорганические добавки представляют собой преимущественно электролиты. По механизму действия их разделяют на добавки, изменяющие растворимость минеральных вяжущих. Они вступают в химические реакции с этими минералами, являющимися центрами кристаллизации. Это разделение весьма условно. Одно и то же вещество может изменять растворимость алюминатных фаз связующего и вступать в реакции присоединения в силикатных фазах. К этим группам относятся многие ускорители схватывания и затвердевания и антифризы.
Самым ярким представителем этой группы, по утверждению лаборатории СУМАБ, является хлористый кальций, который характеризуется, прежде всего, как добавка-ускоритель твердения. В его присутствии активно увеличивается скорость гидратации трехкальциевого силиката. При минимальных дозах хлорида кальция в процессе гидратации происходит кристаллизация гидрохлоралюмината, не сопровождающаяся деструктивными процессами. При высоких концентрациях образуется гидрохлорид кальция, разложение которого в цементном камне при положительных температурах приводит к структурным повреждениям и снижению прочности цементного камня. Бетон содержит свободные хлориды, которые усиливают коррозию стали в железобетоне. Хлорид натрия является эффективным ускорителем твердения бетона и при увлажнении приводит к снижению прочности камня. Все это является весомым аргументом в пользу разумного ограничения использования хлоридов в бетонных смесях.
При замерзании жидкой фазы бетона его твердение прекращается и возобновляется после оттаивания. При температуре ниже -10°С гидратация цемента практически прекращается, приостанавливается тепловыделение, а прочность заметно не увеличивается. Замерзание химически несвязанной воды затворения в бетоне приводит к резкому увеличению пористости цементного камня, а при большом расходе воды – к разрушению бетона.