Что добавить в цементный раствор для прочности

Цемент — это один из основных материалов, которые используются при производстве строительных и ремонтных работ.

Цементные растворы

При смешивании цемента с водой, запускаются химические реакции гидратации с образованием новых кристаллических соединений, имеющих высокую твердость и прочность. Эти процессы продолжаются в течение 28 суток при обеспечении нормальных условий, а именно — температуры воздуха 18–22° С и влажности, близкой к 100 %.

Итогом этих реакций является получение твердого, похожего на камень материала. Поскольку реакции, приводящие к образованию бетонного камня, происходят только в присутствии воды, цемент называют вяжущим водного твердения.

Цементные растворы начали использоваться еще в Древнем Риме. Это уникальный материал: смесь цемента с водой похожа по консистенции на тесто, которому можно придать любую форму, а после завершения процессов твердения материал становится очень прочным, устойчивым к механическим нагрузкам и воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды.

С открытием бетона, римляне научились изготавливать арочные конструкции; некоторые из них до сих пор находятся в рабочем состоянии.

Тысячелетия идут, а цементные растворы продолжают применяться, но современный бетон по своим характеристикам существенно превосходит древние аналоги, поскольку сегодня в распоряжении строителей имеются специальные добавки, которые могут повышать основные характеристики бетонов или целенаправленно придавать им новые дополнительные свойства.

Виды растворов на основе цемента и область их применения

Основа цементного раствора — это цемент и вода. Кроме них, в раствор вводят заполнители, которые имеют важные функции:

1. снижают расход цемента;
2. уменьшают усадочные явления и предотвращают растрескивание;
3. повышают прочность изделий.

Заполнители подразделяются на крупные и мелкие:

1. К мелким заполнителям относится песок, фракция которого выбирается в зависимости от назначения раствора.
2. Крупные заполнители — это гравий, щебень, гранитный отсев, мраморная крошка, керамзит и другие материалы, максимальная крупность зерен которых определяется проектом, исходя из назначения раствора.

Требования к заполнителям перечислены в ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

Раствор может содержать только мелкие заполнители или мелкие и крупные заполнители. Выбор вида раствора зависит от его назначения.

Область применения цементных растворов без крупных заполнителей:

1. кладочные растворы;
2. штукатурные растворы;
3. ремонтные растворы различного назначения;
4. растворы для изготовления тонких стяжек.

Цементные растворы, содержащие крупные и мелкие заполнители, называют также бетонными смесями. Они применяются для изготовления монолитного бетона (фундаментов, колонн, стен, плит перекрытий), дорожных покрытий, стяжек, полов, штучных изделий (плит, блоков, бордюров, тротуарной плитки).

Прочность растворов на основе цемента

Прочность на сжатие является основной характеристикой бетона. По этому параметру бетоны подразделяются на классы по прочности (см. таблицу)

Прочность бетонов определяют в ходе лабораторных испытаний образцов, после чего им присваивается тот или иной класс по прочности на сжатие.

Прочность бетона или раствора зависит от различных технологических факторов. На нее можно влиять, применяя специальные методики ведения бетонных работ и добавки для бетонов.

Виды добавок для бетона

Требования к добавкам, которые применяют для бетонов и растворов, перечислены в следующих нормативных документах:

1. ГОСТ 24211- 2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия»;
2. ГОСТ 30459-2008 Межгосударственный стандарт «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности».

ГОСТ 24211- 2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия» определяет их как органические или неорганические вещества, вводимые в цементные смеси во время их приготовления с целью регулирования их технологических свойств либо придания им новых свойств. Согласно этому нормативному документу, добавки подразделяются на следующие основные группы:

1. Регулирующие свойства растворных смесей. К ним относятся добавки пластифицирующие и суперпластифицирующие, редуцирующие и суперводоредуцирующие, регулирующие сохранение подвижности, стабилизирующие, увеличивающие газосодержание.
2. Регулирующие свойства бетонов — регулирующие кинетику твердения (ускорители и замедлители твердения), повышающие прочность, снижающие проницаемость бетонов, увеличивающие морозостойкость, повышающие защиту стальной арматуры, повышающие коррозионную стойкость, расширяющие.
3. Придающие бетонам и растворам специальные свойства — противоморозные и гидрофобизирующие.

Информация о добавке указывается на ее упаковке.

По форме добавки могут быть жидкими, пастообразными, сухими порошковыми. Наиболее удобными являются жидкие виды добавок для бетонов и растворов, потому что их легко дозировать, можно добавлять непосредственно в воду затворения.

Компания HTC выпускает полный спектр добавок для бетонов и растворов.

От чего зависит прочность бетона

Прочностные характеристики бетона зависят от различных факторов.

Состав раствора

Раствор замешивают из цемента, воды и заполнителей. Чем больше доля цемента в составе и чем выше марка цемента, тем более прочным получается бетон, однако избыточная прочность чрезмерно удорожает изделие, поэтому необходимо выбирать класс бетона в зависимости от назначения.

Важно!

Применение добавок-пластификаторов и суперпластификаторов позволяет экономить 5–10 % цемента в замесе без снижения прочностных характеристик.

Активность цемента

Активность цемента зависит от следующих факторов:

1. Химический состав клинкера.
2. Наличие примесей, которые могут увеличивать или снижать активность цемента.
3. Тонкость помола цемента и гранулометрия. Чем больше в цементе тонких фракций, тем больше удельная поверхность, из-за чего цемент активнее вступает в реакции с водой, и раствор набирает прочность быстрее. Зерна слишком крупно смолотого цемента вообще могут не вовлекаться в реакции и остаются в непрореагировавшем виде, что снижает прочность готового бетона.
4. Свежесть цемента. Под воздействием влажности воздуха и углекислого газа в его составе, поверхность зерен цемента покрывается слоем новообразований, из-за чего снижается его активность, особенно если цемент хранится в условиях высокой влажности воздуха. Через три месяца такого хранения марочная прочность образцов снижается более чем на 60 %.

Методы приготовления раствора

Существуют определенные приемы, которые используют при замесе раствора для активизации цемента:

1. мокрая активация цемента;
2. виброактивация цемента.

Также увеличивает активность цемента добавление в смесь пластификаторов и суперпластификаторов.

Методы укладки и обработки раствора

Прочность изделия зависит от того, как произведены работы с цементными растворами.

Бетон

Прочность бетонных изделий связана с тем, насколько плотно, без пустот уложена бетонная смесь.

Способность смеси плотно заполнять опалубку или уплотняться в швах связана с удобоукладываемостью. Это понятие включает два параметра — подвижность и расслаиваемость смеси. Оба они связаны с водоцементным соотношением.

Что такое водоцементное соотношение

Образование цементного камня — это цепь химических реакций. Как любая химическая реакция, они требуют смешивания компонентов в определенном соотношении. Для цемента и воды это водоцементное соотношение, которое равняется 0,3; в такой пропорции воды достаточно для того, чтобы весь цемент прореагировал, и вся вода была израсходована. На практике, воды берут немного больше; стандартное соотношение составляет 0,45–0,55, но даже при таком в/ц смесь получается жесткой.

Выделяют три группы смесей по удобоукладываемости:

1. сверхжесткие,
2. жесткие,
3. подвижные.

Подвижностью смеси называют ее способность растекаться и уплотняться самопроизвольно либо при незначительной обработке.

Подвижные смеси подразделяются на пять марок по подвижности:

1. П1 — малоподвижные смеси, которые требуют обязательной виброобработки;
2. П2 и П3 — универсальные;
3. П4 — подвижные смеси, не требующие уплотнения;
4. П5 — литьевые, самоукладывающиеся.

Все смеси, кроме тех, которые относятся к классам по подвижности П4 и П5, требуют в той или иной степени виброобработки. Она производится с применением специальной техники, требует наличия этой техники и квалифицированных рабочих кадров, а также связана с расходом электроэнергии и времени. Поэтому актуален вопрос повышения подвижности бетонных смесей, чтобы можно было уменьшить или исключить виброобработку.

Наиболее очевидный способ сделать смесь более подвижной — это изменить водоцементное отношение в сторону увеличения воды замеса. Смесь станет более жидкой, будет хорошо растекаться, но в этом случае повысится ее расслаиваемость, то есть, отделение воды, что затруднит работу с раствором. Избыток воды в растворе также отрицательно влияет на прочность изделия.
Лучший способ повысить удобоукладываемость бетонной смеси — это ввести в ее состав пластификатор или суперпластификатор.

Суперпластификатор для бетона HTC

Эта добавка является полифункциональной, то есть, имеет несколько эффектов действия, в частности, имеет свойства суперпластификатора и суперводоредуцирующей добавки. Добавка применяется для получения литых бетонных смесей, которые применяются при бетонировании железобетонных изделий, ответственных, густоармированных конструкций, для строительства дорог и гидротехнических сооружений и изготовления штучных изделий.

В результате применения Суперпластификатора для бетона HTC:

1. предотвращается водоотделение;
2. повышается срок жизни раствора, что позволяет увеличить время его транспортировки и укладки;
3. подвижность повышается с П1 до П5, что позволяет не применять виброобработку;
4. ранняя прочность повышается на 10–25 %, а марочная — на 10–20 %, с сохранением удобоукладываемости;
5. снижаются усадочные явления;
6. предотвращается образование трещин;
7. повышается адгезия с арматурой и закладными металлическими деталями, предотвращается их коррозия;
8. повышается долговечность, стойкость к истиранию, водонепроницаемость и морозостойкость бетона.

Добавка для полов и стяжек HTC

Специально для бетонирования стяжек разработана другая добавка — Пластификатор для полов и стяжек HTC.

Добавление Пластификатора для полов и стяжек HTC в раствор позволяет заливать очень ровные гладкие стяжки, в том числе, тонкие, до 3 мм толщиной. При обустройстве теплых полов, добавка повышает прилегание раствора к нагревательным элементам, что увеличивает теплоотдачу пола на 10–15 %, а это постоянная экономия электроэнергии при эксплуатации. Предотвращается появление трещин, снижается истираемость пола.

Читайте также: Пластификатор для бетона и растворов

Кладочные растворы

Удобоукладываемость кладочных растворов оказывает колоссальное влияние на прочность готовой кладки. При качественном заполнении швов прочность кладки повышается в 1,5–2 раза.

Также важны такие параметры, как воздухововлечение для увеличения объема раствора, отсутствие водоотделения, повышенный срок жизни раствора.

Добавка для кладочных растворов HTC:

1. повышает подвижность растворных смесей на 3 пункта (с П1 по П4), одновременно снижая водопотребность на 10–20 %;
2. продлевает срок жизни раствора до 5 часов;
3. активизирует лежалый цемент;
4. предотвращает образование высолов;
5. повышает долговечность, водонепроницаемость, морозостойкость растворного шва;
6. достижение полной прочности растворного шва обеспечивается на 7-е сутки.

Условия твердения бетона

Твердение бетона на начальных этапах протекает очень быстро, но постепенно замедляется.

В процессе твердения бетона выделяют несколько стадий:

1. схватывание бетона;
2. достижение критической прочности (от 30 до 70 %, определяется проектной документацией), обычно достигается на 7-е сутки;
3. распалубочная прочность, по достижении которой можно производить демонтаж опалубки;
4. расчетная прочность.

Оптимальными условиями, при которых достигается расчетная прочность раствора на 28-е сутки, являются температура воздуха 18–22° С и высокая влажность воздуха.

Однако условия не всегда соответствуют оптимальным. При снижении температуры замедляется твердение бетона, а при температуре воздуха ниже +5° С говорят о зимнем бетонировании.

Бетонирования в холодную погоду избежать невозможно:

1. это привело бы очень длительному простою в строительных работах и финансовым потерям;
2. иногда бетонные работы специально планируются на зимние сезоны, поскольку в это время дешевеют материалы;
3. зимой больше предложений от строительных бригад;
4. складываются более удобные условия для подвоза материалов на строительные площадки при отсутствии дорог;
5. бетонирование фундаментов на хрупких и ненадежных грунтах иногда возможно только после промерзания грунта.

В любом случае, зимой бетонные работы продолжаются, поэтому были разработаны методики ухода за бетоном, которые позволяют бетонировать зимой и получать прочные бетонные изделия.

Выделяют два способа бетонирования зимой — холодный и теплый бетон.

Теплый бетон, по определению ГОСТ 24211- 2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия» — это бетон или раствор, который твердеет в условиях прогрева или обогрева. Его замешивают на прогретых заполнителях и теплой воде, затем применяют один из видов мероприятий:

1. Метод термоса, при котором бетон укрывают теплоизоляционными материалами. Тепла, выделяющегося от протекающих реакций, хватает, чтобы обогреть конструкцию, если она массивная и не тонкостенная.
2. Установка шатров-тепляков с тепловыми пушками внутри, которые поддерживают температуру внутри выше +5° С.
3. Прогрев бетона электродами или другим оборудованием (электротермообработка).

Обогрев выполняется до достижения бетоном критической прочности.

Холодный бетон твердеет без применения обогревающих и прогревающих мероприятий; его способность набирать прочность в условиях отрицательных температур обеспечивается применением специальных противоморозных добавок. Кстати, теплый бетон, согласно указаниям ГОСТ, также приготавливают с противоморозными добавками, поскольку он не должен успеть замерзнуть во время транспортировки, укладки и до начала обогрева.

Долгое время в качестве противоморозной добавки применяли хлорид натрия и соли-электролиты, но у них немало недостатков — конфликт с арматурой, появление высолов, несовместимость с некоторыми видами цемента, поэтому применение комплексных противоморозных добавок в этом случае более оправдано.

Добавка для бетона противоморозная HTC полифункциональная, имеет также свойства пластификатора:

1. предотвращает замерзание смеси во время транспортировки;
2. обеспечивает твердение бетона при температуре от – 20 до + 10° С без тепловой обработки;
3. сокращает время обогрева теплого бетона;
4. увеличивает сцепление раствора с арматурой и металлическими закладными элементами;
5. снижает водопотребность смеси;
6. повышает подвижность смеси;
7. увеличивает прочность бетона на 10 %.

Также при зимнем бетонировании применяют добавки-ускорители. Ускоряя твердение бетона, они позволяют уменьшить время тепловой обработки бетона, повысить оборачиваемость опалубки.

Ускоритель набора прочности HTC влияет на раствор следующим образом:

1. марочную прочность повышает на 15–20 %, а раннюю — на 20–40 %;
2. снижает водопотребность смеси;
3. не способствует коррозии металлической арматуры и закладных деталей;
4. повышает прочность, долговечность, водонепроницаемость и морозостойкость изделий.

Читайте также: Противоморозная добавка

Прочность и долговечность бетона в процессе эксплуатации

При эксплуатации бетонных изделий в условиях высокой влажности, например, во влажных помещениях, на открытом воздухе, в прямом контакте с грунтом, вода проникает в поры бетона и по капиллярной сети может подниматься на расстояния до 2 м.

Согласно СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии», при постоянном воздействии вода является для бетона агрессивной средой, вызывая его коррозию и преждевременное разрушение.

Применение пластификаторов позволяет получать более плотные бетоны с малым количеством пор, что, конечно, повышает водонепроницаемость изделий. Но оптимальный вариант — это применение добавок для объемной гидрофобизации бетона. Это мероприятие относится к первичным методам защиты бетона.

Гидрофобизирующая добавка для бетона НТС имеет также свойства пластификатора и ускорителя твердения. Снижает водопоглощение, предотвращает появление высолов, плесени и мха.

Применение гидрофобизатора не вызывает коррозии арматуры, позволяет увеличить раннюю и марочную прочность, получить водонепроницаемый, пыле- и грязеотталкивающий бетон с сохранением паропроницаемости, повысить прочность и долговечность изделий.

Добавки для бетонов HTC применяются в растворах в низких дозировках. Все они имеют свойства пластификатора и позволяют экономить от 5 до 15 % цемента в растворе, что обеспечивает экономию средств, существенно перекрывающую затраты на приобретение добавки, не говоря уже об экономии времени, сил, электроэнергии, упрощении всех процессов и получении качественных долговечных изделий.

Все добавки для бетонов HTC совместимы с любыми отечественными цементами, выпускаются в удобной жидкой форме.

Купить добавки для бетонов, а также герметики, монтажные пены, очистители, грунтовки и другие современные материалы для строительства и ремонта производства компании HTC можно оптом от производителя, а также в розничных строительных сетях, на маркетплейсах.

Мы стремимся к расширению своего присутствия на отечественном рынке строительных материалов и приглашаем к сотрудничеству региональных дистрибьюторов. Свяжитесь с нами, чтобы больше узнать о нашем выгодном предложении.