Минеральные активные тонкомолотые добавки применяются в качестве составной части смешанного вяжущего. Виды активных добавок даны в табл. 1.
Пo характеру влияния на основное вяжущее добавки делятся на 3 группы:
- повышающие стойкость вяжущих в сульфатных водах (трассы, пеплы, туфы, опоки, трепелы, кремнеземистые материалы);
- повышающие стойкость вяжущих только в пресных водах (топливные кислые золы, глиниты, горелые породы и т. д.);
- обладающие свойством самостоятельного твердения (основные гранулированные доменные шлаки, золы некоторых видов минерального топлива).
Активность добавок по поглощению CaO в течение 30 суток:
- 50 мг CaO — низкая
- 100 » » —средняя
- 900 » » —высокая
Таблица 1. Виды активных тонкомолотых добавок
| Вид добавки | Происхождение |
| Доменные гранулированные и котельные шлаки | Отходы доменного производства |
| Золы каменного угля, горючих сланцев. | Отходы при сжигании горючих сланцев и каменного угля |
| Кирпичный, черепичный, гончарный бой. | Отходы керамической промышленности |
| Сиштоф. | Отходы химической промышленности |
| Горелые породы. | Отходы угольной и сланцевой промышленности |
| Топливные шлаки. | Отходы при сжигании угля (бурого). |
| Глинит. | Обожженная при 600—800° глина. |
| Очажные остатки. | Отходы при обжиге кирпича |
| Опоки, трепелы, диатомиты, трассы, вулканические туфы и пеплы, пемза. | Естественное сырье |
Тонкомолотые наполнители приготовляют из горных пород (известняка, изверженных горных пород, песка, глины) путем помола или разведения водой, а также из отходов промышленности (шлака, золы и т. д.).
Тонкость помола добавки, предназначенной для разбавления цемента. должна характеризоваться прохождением через сито № 0085 не менее 85% Добавки, используемые для уплотнения бетонов и растворов. могут быть более грубого помола.
Содержание органических примесей в природных добавках допускается в таком количестве, при котором цвет пробы, обработанной по методу окрашивания (колориметрическая проба — ГОСТ 8735—58), должен быть не темнее эталона.
Несгоревшего угля в топливных шлаках и золах пылевидного каменно-угольного топлива не должно содержаться более 10%. При содержании несгоревшего угля до 20% вопрос о возможности применения шлака решается лабораторными испытаниями.
Опоки, диатомиты, трепелы, применяемые для изготовления пропариваемых изделий, должны содержать не менее 70% кремнезема (SiO2); горелые породы, кирпичный бой и другие добавки — не менее 12% окиси алюминия (Al2O3).
Эффективность использования добавок должна устанавливаться опытной проверкой и технико-экономическими расчетами. Активные добавки и наполнители применяют:
- Для разбавления цемента в целях снижения его активности (и расхода цемента).
- Для повышения прочности пропариваемого бетона при том же (или несколько меньшем) расходе портландского цемента или для снижения его расхода в бетоне. При пропаривании бетона следует применять опоку, трепел, доменный шлак, некоторые золы. При автоклавировании — молотый кварцевый песок. Оптимальная величина добавок устанавливается опытным путем (примерное количество добавок: для гранулированных шлаков 25—30%. для трепела опоки 20—25%).
- Для получения кислотостойких замазок, растворов и бетонов — андезит (бештаунит), гранит, кварцевый песок, фарфор, плавленый диабаз и базальт совместно с растворимым стеклом.
- Для жаростойких бетонов на портландцементе — измельченные шамот, огнеупорные глины, кварцевый песок, керамический бой, гранулированные шлаки, золы ТЭЦ.
Ускорители твердения цементов — водные растворы хлористого кальция, соляной кислоты, поваренной соли и др.
Добавки применяются для повышения прочности бетона в раннем возрасте или для сокращения времени пропарки и выдерживания в нормальных условиях. В бетонную смесь они вводятся в виде 30—35-процентного раствора вместе с водой затворения. Предельная величина добавок в процентах от веса цемента (считая на безводную соль): хлористого кальция — 3 для неармированного и 2 для армированного бетона, поваренной соли — соответственно 2 и 1,5. При зимних работах по специальным инструкциям может быть допущен и более высокий процент добавок (см. «Бетонные работы»).
Повышение прочности бетона при введении CaCl2 дано в табл. 2,
Таблица 2. Относительная прочность бетона с добавкой хлористого кальция (в % к прочности бетона без добавки)
| Возраст бетона в днях | Бетон на портландцементе | Бетон на пуццолановом цементе | ||||
| % добавки хлористого кальция | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
| 2 | 140 | 165 | 200 | 150 | 200 | 250 |
| 3 | 130 | 150 | 165 | 140 | 170 | 185 |
| 5 | 120 | 130 | 140 | 130 | 140 | 150 |
| 7 | 115 | 120 | 125 | 125 | 125 | 135 |
Примечание. Температура твердения бетона +10—20°, при температуре твердения +1° приведенные в таблице значения могут быть увеличены на 20%.
Добавка солей не разрешается в конструкциях, работающих в среде с повышенной влажностью и не допускающих высолов, в сооружениях, находящихся в непосредственной близости от источников высокого напряжения. Не разрешается вводить хлористый кальций в предварительно напряженные конструкции с проволочной арматурой и в конструкции автоклавного твердения.
При естественном твердении следует применять хлористый кальций, при пропарке — хлористый кальций (алитовые цементы), хлористый натрий (белитовые цементы). Добавки удерживают влагу, поэтому целесообразны при электропрогреве и при сухом прогреве.
Замедлители твердения цементов — водные растворы серной кислоты в пределах 0,25—0,5% от веса цемента (считая на безводную соль H2SO4). При разведении серной кислоты водой следует кислоту добавлять в воду небольшими порциями. Замедляет твердение цемента и сульфитно-спиртовая барда, сернокислый алюминий и т. д.
Поверхностно-активные добавки (пластификаторы, микропенообразователи и гидрофобнопластифицирующие) — добавки, вводимые при изготовлении цемента или в бетон, повышают длительность хранения цементов, уменьшают водопотребность и расход цемента, а также повышают водонепроницаемость бетонов и растворов и их морозостойкость.
Наиболее распространенные пластификаторы — концентраты сульфитно-спиртовой барды (ГОСТ 8518—57) в жидком (КБЖ), твердом (КБТ) и порошкообразном (КБП) виде с различным содержанием сухого вещества (в среднем 50%—в КБЖ, 80% — в КБТ и 90 — в КБП).
Воздухововлекающие вещества (микропенообразователи) — продукты омыления древесного пека (ЦНИПС-1), жиров растительного и животного происхождения (БС), абиетиновой смолы (CHB), гидролизованная кровь (ГК).
Концентрат сульфитно-спиртовой барды можно применять для уменьшения на 5—10% расхода цемента (при постоянном В/Ц и подвижности смеси) или для повышения прочности и морозостойкости растворов и бетонов.
Бетоны, содержащие сульфитно-спиртовую барду, имеют замедленное нарастание прочности в раннем возрасте, повышенную влагоотдачу и потерю прочности при недостаточной влажности среды, поэтому требуют усиленной поливки. Перед пропаркой изделия из бетонов с ССБ должны выдерживаться не менее 4 часов во избежание образования поверхностного слоя пониженной прочности.
Воздухововлекающие добавки применяются для повышения удобоукладываемости бетонных и растворных смесей с малым расходом цемента (в бетонах марки 150 и ниже, в растворах марок 25 и ниже), для повышения морозостойкости бетонов и растворов и снижения расхода цемента.
Ориентировочно количество вводимых в бетонную смесь пластификаторов составляет: ССБ — 0,1—0,25% от веса цемента (в расчете на сухое вещество), водного раствора ЦНИПС-1 (удельный вес 1,015) — 40—70 кг и БС —5—10 кг на 1 м3 смеси. Оптимальное количество добавок устанавливается опытным путем согласно инструкции Госстроя ИМ 202-51 («Инструкция по изготовлению бетона с применением пластифицированного цемента или обычного цемента с добавкой на месте работ концентратов сульфитно-спиртовой барды». Госстрой СССР).
Пластификаторы перед введением в бетонную смесь предварительно растворяют в теплой воде. Приготовленный концентрированный ра — створ растворяют во всем объеме воды затворения смеси или вводят непосредственно в растворомешалку или бетономешалку. При одновременном введении в бетонную смесь пластификаторов и ускорителей твердения смесь необходимо вначале перемешать с одной из добавок, а потом с другой.