Что такое пластификатор для бетона

Бетон — это основной строительный материал, который применяется для возведения фундаментов зданий и сооружений, стен, плит перекрытий, стяжек и полов. Он используется для производства штучных изделий (плит, балок, тротуарной плитки) и в дорожном строительстве, для изготовления покрытий. В любом городе мы постоянно видим конструкции, изготовленные так или иначе с применением бетона.

История применения бетона человечеством насчитывает уже более 5000 лет, но популярности этот материал не теряет. Задачей современных строителей является изготовление бетонных изделий высокого качества при оптимизации затрат труда, времени и денег. Она сегодня успешно решается посредством применения специальных технологий обработки бетона и модификаций его состава, к которым относится, например, введение в рецептуру, помимо основных компонентов, различных добавок.

Самая популярная добавка для бетона — пластификатор. В этой статье разберемся, что такое пластификатор, какие бывают пластификаторы, для чего они нужны, как их применять, и как выбрать самый лучший пластификатор для бетона.

Состав бетона

Бетон — это композитный материал на цементном или ином (известковом, гипсовом, шлаковом, специальном) вяжущем. В контексте данной статьи будем рассматривать далее только цементные бетоны.

Помимо цемента, в состав бетонной смеси входят мелкие и крупные заполнители (либо только мелкие), вода и различные добавки. Смешивая эти компоненты, получают бетонную смесь (раствор), которому, как тесту, можно придать любую заданную форму. В этом уникальность бетона и один из секретов его популярности.

Цемент — это вяжущее водного твердения, материал в виде тонко смолотого порошка, при смешивании которого с водой запускаются химические реакции гидратации, приводящие к получению твердого и прочного камнеподобного материала — бетона. Цемент для изготовления бетона может иметь различные характеристики; основной нормируемый показатель цемента — прочность на сжатие.

Раньше марки цемента по прочности на сжатие обозначались буквой «М» и числом, которое соответствуют прочности на сжатие образца, твердевшего в течение 28 суток.

Сегодня маркировка марок цемента другая. Для изготовления бетона применяется высокомарочный цемент. Наиболее популярные марки цемента — ЦЕМ I/II 32,5 ( М400) или ЦЕМ I/II 42,5 ( М500). Согласно ГОСТ 25192-2012 Межгосударственный стандарт «Бетоны. Классификация и общие технические требования», цемент должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10178, ГОСТ 22266, ГОСТ 31108, ГОСТ 33174.

Заполнители — это материалы, которые добавляются в состав бетонной смеси, но не вовлекаются в химические реакции. Они служат для снижения расхода цемента, который является наиболее дорогим компонентом смеси, а также имеют дополнительные функции — снижают усадку и образование трещин, повышают прочность бетонного камня.

Для тяжелых и мелкозернистых бетонов, в соответствии с ГОСТ 26633–2015 Межгосударственный стандарт «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия», используются плотные мелкие и крупные заполнители.

Крупным заполнителем выступают следующие виды материалов:

1. гравий из горных пород по ГОСТ 8267;
2. щебень и щебень из гравия;
3. щебень из дробленого бетона и железобетона по ГОСТ 32495, из отсевов дробления плотных горных пород по ГОСТ 31424 (исключая бетоны класса выше В35), из доменных и ферросплавных шлаков черной металлургии по ГОСТ 5578.

Плотность крупного заполнителя должна составлять 2000–3000 кг/м³; наибольшая крупность его зерен устанавливается проектной документацией.

Мелким заполнителем могут выступать следующие материалы:

1. природный песок по ГОСТ 8736;
2. песок из доменных и ферросплавных шлаков черной металлургии по ГОСТ 5578;
3. песок из отсевов дробления горных пород по ГОСТ 31424 и его смеси с природным песком;
4. мелкозернистые золошлаковые смеси по ГОСТ 25592.

Плотность мелкого заполнителя для тяжелых бетонов должна составлять 2000–2800 кг/м³. Нормируется и содержание в нем пылевидных и глинистых частиц: для бетонов класса по прочности выше В60 — до 2 %, для остальных — до 3 %.

Твердение бетона

Прежде чем превратиться в твердый материал, сравнимый по прочности с камнем, бетон должен пройти стадию податливого тестообразного материала — бетонной смеси. Именно эта метаморфоза во многом обусловила широкое распространение бетона и его популярность, ведь еще в Древнем Риме строители научились изготавливать из него сложные конструкции, например, арки, которые сложно изготовить из других видов материалов. В наше время из бетона тоже изготавливают объекты самых разнообразных форм.

Чтобы цемент превратить в пластичное и податливое цементное тесто, необходимо добавить к нему воду.

Роль воды в твердении бетона

Бетонные работы всегда требуют воду в большом количестве. Она необходима для промывки заполнителей, приготовления растворных смесей, увлажнения железобетонных конструкций во время отверждения, но было бы ошибкой считать, что подходит любая вода.

Еще в XIX веке в отечественных справочниках строителей подчеркивалось, что вода затворения должна быть обязательно пресной, лучше речной или ключевой, чем колодезной и ни в коем случае не морской либо болотной.

Сегодня качество воды должно соответствовать ГОСТ 23732, согласно которому для затворения цементных смесей должна использоваться вода, имеющая слабокислую либо слабощелочную реакцию. Органические вещества, взвешенные частицы пыли, песка, почвы, глины, а также растворимые соли считаются вредными примесями, поскольку вода в данном случае является не просто разбавителем, а реагентом, участником химических превращений.

Очень большое значение при производстве бетонных работ имеет соотношение воды к цементу, которое также называется водоцементным (в/ц).

Вода при смешивании с цементом вступает в многочисленные реакции с соединениями клинкера. Некоторые соединения вступают в реакции сразу, а сами реакции протекают быстро, другие — позже либо протекают дольше. Поэтому твердение бетона занимает при нормальных условиях 28 суток. Именно к этому возрасту в нормальных условиях бетон достигает расчетной прочности.

Важно, чтобы на протяжении всего этого времени присутствовала вода для протекания реакций. Она добавляется сразу в полном объеме при изготовлении бетонной смеси, но ее нельзя добавить в смесь абы как, необходимо строго определенное количество, ведь в контексте работы с бетоном необходимо, чтобы она не просто высохла, а прореагировала с образованием новых соединений — продуктов реакций.

Обычно требуется вода в количестве 25–30 % от массы цемента, но в этом случае получившаяся смесь будет очень густой (или, как говорят строители, жесткой).

Жесткие и полусухие смеси укладываются с применением специального оборудования и подвергаются тщательной виброобработке, чтобы обеспечить плотное заполнение опалубки без образования пустот и раковин, снижающих прочность готового изделия.

Если водоцементное соотношение слишком низкое, дефицит воды негативно отражается на полноте поверхностных гидратационных преобразований клинкерных зерен. На поверхности зерен цемента остается большое количество негидратированных зон, что приводит впоследствии к многократной гидратации и деструкции бетона со слабо прогнозируемым результатом.

Известно, что в бетонах, которые были изготовлены с недостаточным количеством воды или недостаточно тщательным смешиванием, зерна непрореагировавшего клинкера обнаруживают даже спустя годы после изготовления изделия. Эти включения негативно влияют на прочность изделия.

Повышенное исходное водосодержание бетонной смеси способствует более полному протеканию реакции гидратации, поскольку воды в данном случае содержится в избытке (ее точно хватит на все реакции гидратации), приводит к более полной гидратации цемента и обеспечивает качественное твердение бетонного камня. Однако чрезмерное водосодержание приводит и к негативным последствиям — замедляется набор прочности бетона, ухудшается структура бетонного камня.

Необходимое количество воды расходуется на протекание реакций гидратации, а избыток воды, которому не с чем вступить в реакции, выдавливается на поверхность, омывает зерна заполнителя и ухудшает их контактную зону, формируя сообщающуюся пористость, а также частично остается в отвердевшим бетоне в виде водонасыщенных капилляров и пор. Все это снижает прочность бетонного изделия.

Слишком большое количество воды в смеси затрудняет также и работу с ней, поскольку происходит расслаивание.

Вот почему количество воды должно быть тщательно выверенным, и увеличивать его просто ради получения раствора более мягкой консистенции нельзя.

Подвижность бетонной смеси

При замешивании бетонных растворов с правильным водоцементным соотношением (которое обычно составляет 0,45–0,55), строители сталкиваются с другой проблемой — смесь имеет слишком жесткую консистенцию и требует значительной виброобработки. А это затраты времени, квалифицированного труда, привлечение специального оборудования, расходы электроэнергии.

Неудивительно, что строители предпочитают смеси, которые имеют более пластичную и подвижную консистенцию, то есть, проще говоря, более жидкие (подвижные).

Подвижность в сочетании с водоудерживающей способностью — это факторы, обусловливающие удобоукладываемость.

По удобоукладываемости смеси подразделяются на сверхжесткие, жесткие и подвижные. Подвижные смеси подразделяются на на классы по подвижности от П1 до П5.

Подвижность смеси измеряют при помощи стандартного конуса, который заполняют смесью. Затем конус снимают и измеряют величину осадки и расплыва смеси; чем больше осадка, тем выше класс по подвижности. Это можно видеть на рисунке ниже.

Бетонные смеси класса П1 являются смесями низкой подвижности, П2–П3 — средней подвижности, П4 — высокой подвижности, П5 — литьевые смеси.

Чем смесь подвижнее, тем она легче расплывается, под собственным весом заполняет опалубку и уплотняется, поэтому если смесь класса по подвижности П1 требует виброобработки после укладки, то смесь класса П5 может заливаться в опалубку без последующей виброобработки.

Как показывает статистика, во многих странах строители предпочитают именно подвижные смеси. К примеру, в соответствии с данными Европейской Организации Готовых Бетонных Смесей, в Израиле 95 % применяемых бетонных смесей относятся к классам П4–П5, в России они применяются в 80 %, в Испании — в 92 %, в Италии — в 88 % случаев.

То есть, как можно заметить, подвижные и литьевые смеси очень востребованы. Но как их получить, не добавляя лишнюю воду, если водоцементное соотношение, которое обеспечивает оптимальное твердение бетона и получение материала высокой прочности, недостаточно для того, чтобы бетонная смесь обладала высокой подвижностью? Добавление избытка воды непременно негативно скажется на прочности готового изделия, поэтому строители с давних времен ищут варианты добавок, которые бы позволили повысить удобоукладываемость смеси без негативного воздействия на прочность изделия.

Так были открыты вещества, которые, при добавлении в бетонные растворы, проявляют пластифицирующее действие. Их и начали применять для достижения вышеописанных целей. Эти добавки называются пластифицирующими добавками или пластификаторами.

Что такое пластификатор

Пластификаторы — это особые добавки, которые вводят в состав бетонных смесей с целью повышения подвижности, однородности и жизнеспособности. Даже незначительные количества таких добавок (в десятых долях процентов от массы цемента) позволяют добиваться существенного увеличения текучести смеси при уменьшении в ней содержания воды. Таких добавок на сегодняшний день существует огромное количество. Они применяются в бетонных растворах с 1939 года.

Одними из старейших пластификаторов являются лигносульфонаты, которые позволяют уменьшить количество воды в бетонных смесях до 15 %, при этом повышают пластичность и удобоукладываемость. Лигносульфонаты относятся к анионным поверхностно-активным веществам (ПАВ). Применяя их, можно безболезненно уменьшить расход цемента и воды, одновременно повысив водонепроницаемость и морозоустойчивость бетона, увеличив допустимое время транспортировки раствора.

Позже были разработаны другие пластифицирующие добавки, которые обеспечивали снижение расхода воды на 25–45 %, например суперпластификатор С-3 и другие пластификаторы, обеспечивающие пластифицирующий эффект даже при сверхнизких водоцементных соотношениях.

К традиционным пластификаторам относятся также дисперсия ПВА и известь, однако эти вещества имеют свои недостатки. Например, известь (применяется в штукатурных растворах) может снижать прочность и водонепроницаемость, ПВА требуется добавлять в очень больших количествах, и к тому же, эта добавка работает как ускоритель твердения, что не всегда уместно.

Нормируемые показатели добавок для бетонов регулируется ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия». Этот стандарт распространяется на органические и неорганические вещества естественного либо искусственного происхождения, которые называются добавками, применяемые в качестве модификаторов свойств бетонных и растворных смесей, изготавливаемых на вяжущих на основе портландцементного клинкера.

В соответствии с нормативом, добавки для модифицирования свойств смесей бетонов и растворов по основному эффекту действия подразделяются на несколько классов:

1. Добавки, регулирующие свойства бетонных и растворных смесей. К ним относятся пластифицирующие и суперпластифицирующие, водоредуцирующие и суперводоредуцирующие, стабилизирующие, регулирующие сохраняемость подвижности, увеличивающие воздухо- (газо) содержание.
2. Добавки, регулирующие свойства бетонов и растворов. Это добавки, регулирующие кинетику твердения (ускорители и замедлители), повышающие прочность, снижающие проницаемость, повышающие защитные свойства по отношению к стальной арматуре, повышающие коррозионную стойкость, повышающие морозостойкость, расширяющие.
3. Добавки, которые придают бетонам и растворам специальные свойства. Это противоморозные добавки для «холодного» и «теплого» бетона, гидрофобизирующие добавки.
4. Минеральные добавки — типа I (активные) и типа II (инертные).

В рамках данной статьи нас интересуют добавки пластифицирующие и суперпластифицирующие. Чем же они отличаются?

В соответствии с ГОСТ 24211-2008, пластифицирующие и суперпластифицирующие добавки должны иметь в качестве основного эффекта действия увеличение подвижности при снижении прочности бетона и раствора не более, чем на 5 %. Пластифицирующие добавки повышают подвижность с П1 до П2–П4, а суперпластифицирующие — с П1 до П5, то есть, имеют более выраженное пластифицирующее воздействие.

Почему добавки промышленного производства лучше, чем подручные средства

Любой домашний умелец слышал о том, что для повышения подвижности бетонных растворов можно применять моющее средство, например, жидкость для стирки или мытья посуды.

Действительно, при добавлении этих субстанций бетонная смесь становится более пластичной и лучше укладывается, но проблемы могут возникнуть позже, когда бетонное изделие не будет иметь желаемую прочность.

Конечно, в ответственном строительстве никакие подручные средства для бетонов недопустимы. Домашнему умельцу никто запретить использовать жидкость для мытья посуды в бетоне не может, кроме, разве что, здравого смысла.

Добавки для бетонных смесей, которые выпускаются промышленным способом, обязательно должны пройти испытания в соответствии с ГОСТ 30459–2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности». Норматив распространяется на любые добавки органической и неорганической природы, естественного или искусственного происхождения, которые применяются в качестве модификаторов свойств бетонных и растворных смесей. В нем детально описаны методы, которые должны быть применены для испытания свойств той или иной добавки.

Для проведения испытаний изготавливаются контрольный и основной составы бетонов, имеющие определенные пропорции материалов на кубометр раствора:

1. для тяжелых бетонов — 300 кг цемента (для испытаний добавок, повышающих воздухо- и газосодержание и повышающих морозостойкость бетонов и растворов) либо 350 кг для испытания остальных добавок, 650–850 кг песка, 950–1150 кг щебня;
2. для растворов и мелкозернистых бетонов — цемент в количестве 550 кг и песок — 1500–1600 кг;
3. для легких конструкционных бетонов — 450 кг цемента, 650 кг песка, пористого заполнителя фракции 5–10 мм — 0,35 м³, фракции 10–20 мм — 0,45 м³;
4. для легких конструкционно-теплоизоляционных бетонов — по 250 кг цемента и песка, пористого заполнителя фракции 5–10 мм — 0,45 м³, фракции 10–20 мм — 0,65 м³;
5. для легких теплоизоляционных бетонов — 300 кг цемента, 200 кг песка, пористого заполнителя — фракции 5–10 мм — 0,45 м³, фракции 10–20 мм — 0,65 м³;
6. для ячеистых бетонов — 200 кг цемента, 270 кг песка, извести не менее 5 % от массы цемента.

В основные составы вводят модифицирующие добавки. Изготавливают образцы из контрольного и основного составов, после чего эти образцы испытываются, а все полученные данные заносятся в журнал.

Действие пластифицирующей добавки оценивается по увеличению подвижности смеси и прочности бетона, при одинаковом водоцементном соотношении в основном и контрольном составах.

Из смесей основного и контрольного составов отбирают пробы, из которых изготавливают образцы для определения прочности:

1. бетона, твердеющего в нормальных условиях (температура воздуха 20 +/­­– 5° С, относительная влажность воздуха — 95 +/– 5 %) в возрасте 3 и 28 суток;
2. пропаренного бетона, его твердость измеряется через четыре часа после тепловлажностной обработки и через 27 суток.

Прочность бетона основного и контрольного составов определяют по ГОСТ 1080, раствора — по ГОСТ 5802, а изменение прочности бетона или раствора для каждого возраста и условий твердения рассчитывают по формулам.

Таким образом, приобретая добавку, произведенную крупной компанией, можно не сомневаться, что она окажет именно тот эффект, который заявлен в описании, в отличие от моющего средства, характер воздействия которого на готовое бетонное изделие мы просчитать не можем. В этом плане бетон — материал «коварный»; иногда ошибки, которые были допущены на стадии выбора компонентов и изготовления бетонной смеси, могут проявляться дефектами спустя месяцы и даже годы.

Учитывая, что бетонные изделия достаточно дорогостоящи и трудоемки, не стоит рисковать, пытаясь немного сэкономить, тем более, современные пластифицирующие добавки обладают также способностью снижать количество цемента в растворе без снижения прочности изделия, поэтому стоимость добавки будет полностью компенсирована экономией цемента.

Суперпластификатор для бетона HTC

Компания HTC производит различные добавки для бетонов и растворов. Одной из этих высокоэффективных добавок является Суперпластификатор для бетона HTC, который имеет свойства суперпластификатора и суперводоредуцирующий добавки.

В соответствии с ГОСТ 24211-2008, суперпластификатор позволяет повышать подвижность бетонных смесей на четыре пункта (с П1 до П5) и получать самоупотняющиеся смеси. В соответствии с определением этого норматива, суперводоредуцирующая добавка позволяет уменьшать водопотребность смеси на 20 % при уменьшении расслаиваемости смеси и проницаемости бетонов и растворов.

Уменьшение количества воды в бетонной смеси приводит также к снижению усадочных деформаций, предотвращению трещин, повышению прочности и коррозионной стойкости изделий. Это связано с более плотной структурой бетонного камня, сниженным количеством и меньшим диаметром пор и капилляров, благодаря чему изделие в процессе эксплуатации меньше впитывает воду и меньше промерзает.

Добавление Суперпластификатора для бетона HTC повышает активность цемента и обеспечивает получение высокоподвижных смесей и бетонов повышенной прочности и долговечности. Добавку можно использовать в смесях с любыми цементами и заполнителями отечественного производства и применять в любых изделиях из бетона в гражданском и промышленном строительстве.

Добавление Суперпластификатора HTC позволяет:

1. увеличить жизнеспособность смеси на 1,5–2 часа, благодаря чему ее можно дольше транспортировать и дольше с ней работать;
2. повысить подвижность с П1 до П5;
3. исключить расслаивание смеси;
4. получить возможность укладки без виброобработки;
5. снизить усадку и трещинообразование;
6. повысить раннюю прочность изделия на 10–25 %, марочную — на 10–20 % без изменения удобоукладываемости;
7. повысить водонепроницаемость, трещиностойкость, износостойкость, морозостойкость, устойчивость бетона к высоким температурам;
8. улучшить адгезию с арматурой и закладными металлическими деталями;
9. исключить коррозию металлических деталей и арматуры;
10. снизить истираемость;
11. сократить расход цемента на 5–10 %.

Суперпластификатор для бетона HTC добавляется в совсем небольших количествах — 0,6–1,2 % от массы сухого цемента, в зависимости от того, насколько нужно повысить удобоукладываемость, и каков класс бетона.

В итоге, применение добавки обеспечивает огромное количество плюсов, а сама добавка обходится фактически бесплатно. Не стоит даже думать о том, чтобы вместо нее использовать сомнительные решения, которые могут негативно сказаться на качестве готового изделия.

Суперпластификатор для бетона HTC имеет жидкую форму и поставляется в канистрах. Его легко дозировать и добавлять в раствор.

Согласно ГОСТ 30459–2008, добавки в смеси вводят в соответствии с требованием нормативных или технических документов в зависимости от вида добавки:

1. добавки в виде эмульсий, суспензий, водных растворов, а также сыпучие водорастворимые добавки вводят в смеси с водой затворения;
2. сыпучие водонерастворимые добавки вводят в сухом виде в сухой состав, после чего тщательно перемешивают до подачи в смесь воды либо с водой затворения.

Суперпластификатор для бетона HTC относится к материалам, которые существенно повышают качество бетонных изделий при одновременном снижении расходов времени и денег. Сама добавка обходится практически бесплатно, с учетом экономии на материалах.

Компания HTC производит линейку высокотехнологичных добавок для бетонов и растворов, а также другие строительные материалы, которые можно приобрести как в розницу, в строительных магазинах и на маркетплейсах, так и оптом. Мы стремимся расширить свое присутствие на рынке отечественных материалов и приглашаем региональных дистрибьюторов к взаимовыгодному сотрудничеству.