Химические добавки для цемент

Влияние современных технологий производства цемента с интенсификаторами помола на эффективность действия химических добавок

Е.А. ЯНЮК, инженер-технолог, группа предприятий «СКТ-Стандарт», г. Гомель, Беларусь

Ключевые слова: интенсификаторы помола цемента, химические добавки для бетона, экономия цемента, совершенствование подбора добавок
Keywords: intensifiers of cement grinding, chemical additives for concrete, saving of cement, improving the selection of additives

В статье обобщены данные о применении интенсификаторов помола в производстве цемента, а также приведены сведения о добавках для бетона, помогающих изменить эксплуатационные свойства бетонных смесей. Изучены типы и виды химических добавок. Исследованы побочные действия интенсификаторов помола цемента на химические добавки для бетона. Экономии цемента, а также повышению качества бетона будут способствовать правильное совмещение добавок с учетом их влияния на свойства цемента и бетонной смеси. Кроме того, в статье излагаются некоторые аспекты совершенствования подбора добавок для бетона, учитывая уже входящие в состав цемента добавки.

В настоящее время на строительном рынке представлено большое количество различных видов технологических добавок для цементов и бетонов, выпускаемых как зарубежными производителями, так и отечественными предприятиями. Наиболее востребованы продукты на основе лигносульфонатов технических (ЛСТ), продукты конденсации нафталин-, меламинсульфокислоты и формальдегида, продукты на основе поликарбоксилатов (ПК), а также продукты класса соединений амины и гликоли. Однако наличие большого выбора добавок не всегда дает возможность получения бетона с заданными характеристиками. Речь идет не только о влиянии добавок на свойства бетона, но и о совместимости данных добавок с уже имеющимися в составе цемента интенсификаторами помола.

Помимо вышеизложенного, значительное влияние оказывает технология производства цемента, которая и определяет качественные характеристики бетона.

Виды интенсификаторов помола и эффект введения их в состав цемента

Наиболее распространенным помольным оборудованием сегодня являются шаровые мельницы открытого и замкнутого цикла. Эффективность последних значительно выше за счет прохождения цементом нескольких стадий сепарации, позволяющей разделить частицы на фракции, более мелкую отправив в конец процесса, а крупную – обратно на домол. Учитывая такую особенность технологического процесса, применение замкнутого цикла целесообразно еще и потому, что измельчаемый материал, как правило, состоит из компонентов различной размолоспособности.

Размалываемость цементного клинкера зависит от его минералогического состава, т.к. отдельные клинкерные минералы имеют различную микротвердость и хрупкость. При открытом цикле помола легкоразмалываемые компоненты переизмельчаются, а в замкнутом они размалываются до одинаковой тонкости. Своевременное удаление из мельницы годного по дисперсности продукта предотвращает его переизмельчение, на которое затрачивается большое количество энергии. В связи с тем что доменный шлак размалывается труднее, чем клинкер, из-за большего содержания в нем оксида железа, придающего ему пластичность, помол шлакопортландцемента часто проводят по открытому циклу во избежание сегрегации размалываемых частиц клинкера и шлака [1].

В мельницу для интенсификации помола через специальное устройство впрыскивается интенсификатор помола, который покрывает вновь образующиеся поверхности «пленкой», что предотвращает их агрегирование. Кроме того, он проникает в микротрещины материала, понижая тем самым его сопротивляемость к размолу. Цемент приобретает большую текучесть, что положительно сказывается на скорости его перемещения. В результате производительность мельницы увеличивается на 20-30% с соответствующим снижением удельного расхода электроэнергии. На рис. 1 представлена блок-схема эффективности использования интенсификаторов при помоле цемента.

Рис. 1. Эффективность использования интенсификаторов при помоле цемента

Цемент без интенсификатора помола на ранних стадиях твердения имеет тонковолокнистое строение продуктов гидратации. На данном этапе волокнистое строение имеют кристаллы эттрингита, вокруг которых формируется гидросиликатный гель. К 7-м суткам наблюдается сращивание отдельных кристаллов и формирование структурированной сетки. В возрасте 28 суток продукты гидратации представляют собой как отдельные пластинчатые кристаллы, так и срощенные в кристаллиты образования с высокой микропористостью.

Для цемента с интенсификатором помола уже в начальные сроки твердения отмечается повышенное количество новообразований в виде гелеобразных продуктов, пророщенных пластинчатыми кристаллами портландита и, возможно, моносульфоалюмината кальция. С возрастом продуктов гидратации становится больше, но они не имеют четкой кристаллизации и представлены «оплавленными» новообразованиями довольно плотной структуры. Структура цементного камня с добавками за счет тесного переслоения части кристаллов эттрингита, портландита малых размеров с гелеобразными плотными гидросиликатными фазами отличается более однородным строением, что положительно влияет на прочность, особенно в ранние сроки твердения.

В многочисленных работах по влиянию поверхностно-активных веществ (ПАВ) на процессы гидратации доказано, что в присутствии малых количеств ПАВ изменяется степень пересыщения за счет различного влияния на процесс растворения исходной и возникновения новой фазы. Изменения состава жидкой фазы в системе «цемент – вода» определяют в дальнейшем темпы и механизм гидратации многокомпонентного вяжущего.

В первоначальный период присутствие некоторых анионактивных ПАВ способствует увеличению количества переходящих в раствор ионов Са2+, Al3+ и SO42-. Такое пересыщение воды затворения ионами определяет высокую скорость гидратации клинкерных минералов и сокращает период структурообразования, уменьшается растворимость эттрингита, что, соответственно, увеличивает его долю в кристаллической фазе. С другой стороны, присутствие катионактивных ПАВ приводит к накоплению избыточного количества ионов ОН-, являющихся активаторами жидкой фазы, т.е. ускорителями гидратации [2]. Классификация интенсификаторов помола представлена в табл. 1.

Таблица 1. Классификация интенсификаторов помола

Источник

Добавки в цемент — что это и зачем нужны?

Добавки в цемент – популярные строительные смеси, с помощью которых можно изменить или наделить цемент определенными свойствами. Такие добавки позволяют повысить скорость затвердевания, гидроскопичность и другие качественные показатели. Многие добавки в цемент улучшают его физические свойства, благодаря чему процесс укладки раствора значительно облегчается.

Что такое добавки в цемент

Добавки в цемент – специальные присадки, которые влияют на химические и физические свойства цемента. Обычно их добавляют для увеличения прочности смеси, повышения морозостойкости. Учитывайте, если вы добавили в цемент добавку, то смесь необходимо сразу же использовать.

Если вы будете точно соблюдать рекомендации производителя, вам удастся получить раствор, который будет обладать улучшенными эксплуатационными свойствами. Если допустить ошибку в пропорциях, можно испортить весь объем бетона. Обычно добавки для бетона используют в следующих случаях:

При строительстве высоконагруженных ЖБ-изделий, таких как фундамент или блоки.
Если к бетону предъявляются повышенные требования по морозоустойчивости, водонепроницаемости.
Когда мелкий песок или другие материалы нестандартной фракции применяются в роли заполнителя.
Если замешивается мелкозернистый бетонный раствор.
В строительстве зданий и сооружений, где применяются расширяющие присадки.

Виды добавок

Существует большое количество добавок для бетона. Каждая из них предназначена для изменения конкретных его свойств. Прежде, чем применять их, следует изучить свойства и характеристики. Просчитайте, какова будет нагрузка на конструкцию, определите, какие ключевые свойства для вас важны.

Ускорители набора прочности

С помощью ускорителей набора прочности можно значительно повысить скорость схватывания цемента. За счет этого бетон становится более прочным на сжатие и на изгиб, если сравнивать с изначальными марочными показателями. Чаще всего в качестве ускорителя используют хлористый кальций. Его применяют в производстве пенобетонных блоков, полистиролбетона и других подобных материалов.

Учитывайте, что использование ускорителей наборов прочности в цементном растворе значительно уменьшают срок службы бетона. Поэтому пользоваться им можно в исключительных случаях, когда этот параметр очень важен.

Пластификатор

Пластификаторы – добавки в цемент, которые используются чаще всего. С помощью таких компонентов можно добавиться повышения прочности цемента на 125-140%. Однако основным свойством пластификаторов является увеличение подвижности цементной смеси. Также такие добавки повышают морозостойкость компонентов на 1.5 марки, а непроницаемость воды – на 4. Примерно на 25% уменьшается расход цемента. Самым недорогим пластификатором, который можно найти в каждом доме, является жидкое мыло или стиральный порошок.

Противоморозные

Противоморозные добавки в цемент необходимы, когда вы планируете заниматься строительством при низких температурах. С помощью добавок бетон можно использовать до -25 градусах. От противоморозных добавок улучшается прочность бетона, уровень водонепроницаемости. Они препятствуют чрезмерному расслаиванию во время транспортировки. В домашних условиях можно использовать нейтрализованную смолу или же покупные добавки Типром-С или Софесил-гель.

Модификаторы бетонных растворов

Модификаторы в цементной смеси позволяют повысить ее эластичность, стойкость к деформации, появлению трещин. Также они способствуют повышению его сцепления с арматурой или другими материалами. Учитывайте, что использование модификаторов придают смеси эластичность, из-за чего снижается усадка. Поэтому использовать их можно как для внутренних, так и наружных работ.

Некоторые модификаторы обладают антикоррозийными свойствами. Добавки связывают свободный гидроксид кальция в цементном составе. Ряд добавок повышают стойкость к влаге или время застывания смеси.

Комплексные добавки в цемент

Благодаря комплексным добавкам можно значительно повысить прочность цемента. Также их использование снижает пылеотделение и повышает характеристики морозостойкости. В среднем прочность от использования комплексных добавок повышается на 70-110%, а усадка снижается на 60-70%. Чаще всего с этой целью используют Эластобетон любых типов, в зависимости от марки цемента.

Для обеспечения влагонепроницаемости

С такими целями используют полимерные добавки. Это поверхностно-активные составы, которые повышают пластичность бетона и снижают его водопоглощение. Добавка регулирует выделение влаги, за счет чего прочность бетона повышается. Со временем полимеры приобретают тягучее состояние, благодаря чему заполняют поры бетона, улучшают его сцепление с арматурой.

Монолитные конструкции после использования бетона с такими добавками становятся более стойкими к морозу, вода в них уже не попадает. Также повышается прочность на растяжение и устойчивость к нагрузкам. Существуют кремний-органические добавки, которые способствуют выделению газов. Так на морозе или под влиянием влаги в бетоне появляется большое количество пор.

Как сделать добавки в цемент своими руками

Рисунок 3. Приготовление бетона своими рукамиЕсли вы решили самостоятельно изготовить цемент, то и добавки в него вы тоже сможете сделать сами. Совсем необязательно для изменения свойств смеси приобретать дорогостоящие добавки. Сами строители пользуются следующими рецептами:

Пластификатор. Его можно изготовить из жидкого мыла или шампуня. Добавляйте эти ингредиенты из расчета 250 мл на 50 кг цемента. Учитывайте, что в самом начале замешивают воду и мыло, а только потом добавляют цемент. Не забудьте отнять объем добавки от нужного количества воды. В противном случае смесь будет застывать больше положенного.
Для повышения клейкости, эластичности, стойкости к бактериям. Растворите в воде гашеной извести из пропорции 1/5 от массы цемента. Далее готовьте состав привычным образом.
Повышение подвижности. Для этого используют клей ПВА. Когда будете затворивать бетон, добавьте на 1 ведро 200 мл клея.
Уменьшение скорости застывания. С этой целью используют хлористую соль. Такая практика уменьшает расход цемента. Однако добавлять ее нужно не более 2% от массы состава.
Упрочнение раствора. Для этого в готовую смесь добавляют раствор фибры.

Такие рецепты не новы, они активно используются строителями. Но если финансы позволяют, лучше использовать магазинные добавки. Они более надежны, эффективны.

Источник

Какие добавки в цемент необходимо добавлять и их характеристики

Добавки в цемент сегодня используются в строительстве повсеместно: специальные вещества позволяют улучшать различные характеристики и свойства, повышать механические показатели бетонного раствора для тех или иных целей. Полимерные и пластифицирующие, модифицирующие составы могут делать бетонную смесь более пластичной и практичной в работе, стойкой к воде или морозу, повышать прочность и т.д.

Большинство добавок в цемент значительно облегчают процесс укладки раствора и его уплотнения, понижая таким образом трудовые и финансовые затраты. Могут использоваться в производстве бетонных конструкций, растворов, элементов любого уровня прочности. Наиболее популярными сегодня считаются такие добавки для цемента: замедлители/ускорители схватывания бетона, противоморозные, для водонепроницаемости, воздухововлекающие, стабилизирующие и т.д.

Добавки в цементный раствор и для бетона

Чаще всего в строительстве используют специальные присадки, увеличивающие прочность высоконагруженных конструкций из бетона. Популярны гидрофобные составы, улучшающие показатели морозостойкости. В основном они добавляются прямо в замешивающийся бетонный раствор, который используется сразу после приготовления.

После завершения процессов схватывания и твердения растворы с добавками демонстрируют дополнительные эксплуатационные характеристики – стойкость к коррозии, минусовой температуре, воде, повышенную прочность на изгиб/сжатие и т.д. Применение присадок целесообразно в определенных ситуациях, при учете высокой цены бетона и раствора с вмешанными в него добавками.

Использование добавок для цемента актуально:

При производстве высоконагруженных железо-бетонных изделий – это могут быть фундаментные блоки, к примеру
Если к бетону предъявляются повышенные требования по стойкости к воде/морозу
Когда в роли заполнителя выбирают материалы нестандартных фракций – мелкий песок, например
Если есть необходимость замеса мелкозернистого бетонного раствора
В строительстве монолитных сооружений и зданий, где используют расширяющие присадки

Виды добавок

Задумываясь о том, что добавить в цемент для прочности, необходимо тщательно рассмотреть все существующие виды добавок, изучить их свойства, определить целесообразность использования тех или иных составов, просчитать предполагаемые нагрузки и другие ключевые моменты.

Ускорители набора прочности

Присадки данного типа увеличивают скорость схватывания, твердения бетонной смеси и, соответственно, существенно повышают прочность на сжатие и изгиб в сравнении с марочными показателями. Наиболее популярный и доступный по цене ускоритель набора прочности – обыкновенный хлористый кальций. Его используют при производстве пенобетонных блоков, разного типа блоков для фундамента и стен, полистиролбетона и т.д.

Пластификаторы

Эти добавки для цемента считаются лучшими, так как способны повысить прочность конструкции или монолита на 125-140% в среднем, что является очень хорошим результатом. Основная задача пластификаторов – увеличение подвижности бетонной смеси.

Такая добавка в цементный раствор для прочности демонстрирует прекрасные свойства еще и по морозостойкости, улучшает другие характеристики: в среднем морозостойкость бетонного раствора повышается на 1.5 марки, непроницаемость влагой – на 4 марки, расход связующего сокращается примерно на четверть. Самым популярным пластификатором, приготовленным своими руками, считаются обыкновенный стиральный порошок и обыкновенное жидкое мыло.

С противоморозным эффектом

Данный тип добавок позволяет осуществлять работы по приготовлению, заливке бетона при низких температурах – до -25С. Бетон улучшает свои прочностные характеристики, повышается уровень водонепроницаемости, готовый бетон меньше расслаивается в процессе перевозки, намного легче и проще укладывается. Самый простой вариант противоморозного раствора – нейтрализованная смола, смешанная с гидрофобизатором типа Типром-С, к примеру (можно взять еще Софексил-гель).

Модификаторы бетонных растворов

Рассматривая разные виды присадок, не стоит останавливаться лишь на поисках того, что добавляют в цементный раствор для прочности. Есть составы, которые работают по-другому, но не менее полезны. Так, модифицирующие добавки вводят для повышения эластичности смеси, стойкости к деформации, трещинам, повышения адгезии бетона с разного типа невпитывающими основаниями, арматурой.

Есть вещества с антикоррозийными свойствами – они связывают в бетонном растворе свободный гидроксид кальций. Присадки, повышающие плотность, делают смесь более стойкой ко влаге. Можно повысить и время застывания – так, к примеру, этим свойством обладает гипс. Он же повышает прочность раствора, стойкость к сульфидам, минусовой температуре.

В цементы с минеральными добавками вводят измельченный клинкер. Подобные добавки представляют собой активные вещества или гранулированный шлак осадочного происхождения. Бетон с введенными в состав присадками такого типа демонстрирует повышенные показатели стойкости ко влаге, морозу, хорошо выделяет тепло.

Добавки своими руками

Какие добавки можно приготовить самостоятельно:

Пластификатор из шампуня или жидкого мыла – вводят при замесе из расчета 250 миллилитров на 50 килограммов цемента (стандартный мешок). Сначала смешивают воду и добавку, потом выливают воду в корыто, добавляют цемент, заполнитель, перемешивают и работают. Объем воды нужно уменьшить на объем добавки, в противном случае бетон будет застывать на 3 часа дольше нормативного времени.
Пластификатор из стирального порошка – сначала растворяют в теплой воде 100-150 граммов (на мешок цемента), выливают воду в корыто, добавляют цемент, вводят заполнитель, перемешивают.
Гашеная известь-пушенка – для повышения эластичности и клейкости, улучшения бактерицидных свойств (стойкости к грибкам, плесени). Сначала добавляют в воду в объеме 15-20% от веса цемента, потом готовят по вышеописанному методу.
Клей ПВА – для улучшения подвижности, значительного повышения прочностных и водостойких свойств. Вводят в процессе затворения бетона в объеме около 200 граммов на ведро раствора.
Хлористая соль – уменьшает время схватывания смеси и сокращает расход цемента, хорошая противоморозная добавка.
Введение в раствор фибры (порезанной проволоки и т.д.) – для упрочнения раствора.

Комплексные добавки

Наиболее популярные комплексные присадки – «Эластобетон» типа А, Б или С (выбор зависит от функции сооружения или железо-бетонного изделия).

Для получения бетонных водонепроницаемых свойств

Полимерные добавки в цементный раствор вводятся в качестве поверхностно-активных составов, значительно повышая качество смеси, ее пластичность, понижая водопоглощение, регулируя процесс выделения влаги. Прочность бетона также повышается. Полимерные добавки способны переходить в тягучее состояние, что позволяет кольматировать поры бетона, улучшая адгезию раствора с арматурой, заполнителем.

Монолит или бетонная конструкция, изделие становятся заметно более стойкими к морозу, непроницаемыми для воды, прочными к нагрузкам на растяжение, газонепроницаемыми. Существуют и кремний-органические добавки, которые внутри раствора провоцируют выделение газов, вовлекая в реакцию воздух – так застывший монолит становится более стойким ко влаге и морозу за счет появления большего количества пор.

Принцип действий гидрофобных добавок базируется на кольматации капилляров и пор внутри бетона. Чем их меньше, тем более плотной и непроницаемой для воды становится смесь. Значительно улучшается структура монолита, он становится более прочным и стойким.

Мнения мастеров

Добавок сегодня на рынке представлено огромное множество. Также можно найти немало их «заменителей» — более простых и доступных веществ. В случае покупки готовой присадки для цемента итоговые характеристики раствора будут четко определены, обеспечат качественное выполнение работ. Если же готовить составы самостоятельно, нужно убедиться в том, что они будут работать в нужном ключе и правильно подобрать пропорции.

Некоторые характеристики использования добавок в цементном растворе

Составы, которые в бетон добавлены для прочности, морозостойкости, пластичности, удобоукладываемости, водонепроницаемости, требуют тщательного соблюдения инструкции. Приобрести готовые можно в Москве и области, других регионах либо сделать самостоятельно.

Все составы разводятся/растворяются только в теплой воде. Когда жидкую присадку смешивают с уже готовым цементно-песчаным раствором, действовать она начинает мгновенно. Поэтому заранее нужно просчитать необходимые объемы бетонного раствора и оптимальные порции, которые нужно будет готовить и сразу использовать в работе. Сухие присадки начинают действовать лишь после полного растворения в воде, перемешивания с раствором.

Дозировки заводских присадок указаны в инструкции, как и технология приготовления смеси. В зависимости от материала, нужных свойств и требований, объем может быть разным, но обычно не превышает 1% веса цемента (связующего).

Очень важно использовать раствор с добавками по назначению – нельзя применять кладочную смесь для заливки фундамента, к примеру (и наоборот). Это может привести к разрушению конструкции, деформациям, понижению характеристик. Также нужно учитывать, что добавки по-разному влияют на жизнеспособность раствора, отличаются по «мощности» воздействия и т.д.

При правильном выборе и использовании по технологии добавки для цемента способны намного улучшить свойства бетона и дать возможность выполнить самые сложные работы легко и быстро. Сначала нужно определиться с требованиями, потом тщательно изучить состав и свойства присадок, готовить бетонную смесь по правилам – в таком случае удастся добиться наилучшего результата.

Источник

Химические добавки для цемент