Загрузка...Ускорители сроков схватывания цемента
Ускорители и замедлители твердения
Некоторые свойства цемента можно изменить, если применить соответствующие добавки, что позволит уменьшить использование специальных цементов. Промышленность выпускает большое число таких веществ. Их влияние на свойства цемента указывается фирмами-изготовителями, однако конкретное действие каждой добавки должно быть тщательно проверено перед ее непосредственным применением. В этой книге будут рассмотрены только два основных и хорошо проверенных типа добавок: одного ускорителя и одной группы замедлителей. Ускоряющее или замедляющее воздействие относится к росту прочности, но не к схватыванию цемента.
Хлористый кальций
Введение хлористого кальция в состав бетонной смеси повышает интенсивность нарастания прочности, и этот ускоритель применяют при необходимости бетонирования при пониженных температурах (в районах с температурой от —11 до —7° С) или при срочном ремонте.
Хлористый кальций повышает скорость тепловыделения смеси в течение первых нескольких часов: по-видимому, он является катализатором реакции гидратации C3S и C2S. Гидратация С3А при введении хлористого кальция в некоторой степени замедлена, однако нормальный процесс гидратации цемента не нарушается. Хлористый кальций может быть добавлен к быстротвердеющему и обычному портландцементу. Чем выше скорость твердения самого цемента, тем раньше проявляется действие ускорителя. Однако хлористый кальций нельзя использовать с глиноземистым цементом. Быстротвердеющий портландцемент в результате добавки СаСЬ может достичь прочности 70 кгс/см2 в возрасте 1 суток, в то время как обычный портландцемент может достичь этой прочности только на 3—7-е сутки. К 28-суточному возрасту прочность быстротвердеющего цемента с добавкой и без добавки СаС12 практически одна и та же, но обычный портландцемент с добавкой СаС1г обладает большей прочностью, чем без добавки.
Результаты исследований, проведенных Хикки на цементах различных типов, приведены на рис. 2.12. Полагают, что на величину длительной прочности бетона добавка СаС12 не влияет. Хлористый кальций обычно сильнее способствует повышению прочности в ранние сроки жирных смесей с низким водоцементным отношением, чем тощих смесей.
Количество СаСЬ, вводимое в состав смеси, следует тщательно контролировать. При вычислении требуемого количества можно считать, что добавка 1% веса цемента (СаСЬ) оказывает на скорость твердения такое же воздействие, как повышение температуры на 6°. Добавка хлористого кальция в количестве 1—2% является обычно достаточной. Хлористый кальций ускоряет схватывание, и чрезмерное количество СаСЬ может вызвать мгновенное схватывание. Ниже приведены данные, показывающие влияние СаСЬ на сроки схватывания. Добавка СаС12, ускоряя схватывание, полезна при ремонтных работах, например когда течь воды должна быть быстро остановлена.
Важно, чтобы хлористый кальций был равномерно распределен в смеси, лучше всего это достигается путем растворения добавки в воде затворения перед ее введением в бетоносмеситель. Целесообразно предварительно готовить концентрированный раствор
В тех случаях, когда существует опасность снижения долговечности бетона в результате внешнего воздействия, добавка хлористого кальция не рекомендуется. Например, стойкость цемента к сульфатной агрессии снижается в результате добавки СаСЬ, особенно у тощих смесей. Если заполнитель является реакционноспособным, имеется повышенный риск возникновения реакции щелочи с заполнителем. Однако когда эта реакция эффективно контролируется применением низкощелочного цемента и введением активных минеральных добавок, влияние СаСЬ очень мало. Еще одно отрицательное влияние добавки СаСЬ заключается в том, что она увеличивает усадку примерно на 10% и, возможно, увеличивает также ползучесть. Хотя добавка СаСЬ снижает опасное воздействие мороза в течение первых нескольких дней после укладки бетона, морозостойкость бетона с воздухововлекающими добавками в более позднем возрасте ухудшается, что подтверждается данными, приведенными на рис. 2.13. С другой стороны, выявлено, что СаСЬ повышает стойкость бетона к эрозии и истиранию, причем эта стойкость сохраняется в любом возрасте.
Возможность коррозии арматурной стали в результате добавки в бетон хлористого кальция пока недостаточно изучена, однако Бюро США по рекламации — крупный потребитель бетона — считает, что пока нет доказательств, что применение хлористого кальция в надлежащем количестве отрицательно влияет на коррозию арматуры К В более пористом бетоне, полученном с использованием высокого водоцементного отношения, некоторая коррозия арматуры наблюдается в раннем возрасте, однако она не прогрессирует. Выявлено, что применение хлористого’кальция ведет к коррозии предварительно напряженной проволоки, поэтому его не следует применять при производстве предварительно напряженного железобетона. То же самое относится к пропариванию, так как имеется серьезная опасность сильной коррозии арматуры. Однако, когда подвергают пропариванию неармированный бетон, СаС12 повышает прочность бетона и позволяет использовать повышенную скорость подъема температуры для сокращения сроков твердения.
Влияние хлористого натрия менее интенсивно, чем хлористого кальция. К тому же влияние NaCl менее устойчиво, также отмечаются снижение теплоты гидратации и сбросы прочности к 7-суточному и более позднему возрасту. Поэтому применение NaCl нежелательно.
Замедлители
Замедление схватывания цементного теста может быть достигнуто введением в смесь специальных веществ — замедлителей. Они также, как правило, замедляют твердение теста, хотя некоторые соли могут ускорять схватывание и в то же время снижать интенсивность роста прочности.
Применение замедлителей целесообразно при бетонировании в жарких условиях, когда в результате воздействия повышенной температуры нормальные сроки схватывания сокращаются. Замедленное твердение, вызываемое замедлителями, может быть использовано для получения архитектурной отделки бетонных элементов. Для этого замедлитель наносят на внутреннюю поверхность стенок формы, что способствует замедлению твердения прилегающего к стенкам слоя цемента. После распалубки форм пограничный слой бетона вычищают, при этом бетонная поверхность приобретает текстуру заполнителя.
Замедляющее воздействие оказывают сахар, производные углеводов, растворимые цинковые соли, растворимые соли борной кислоты и др. На практике наиболее часто применяют те замедлители, которые являются одновременно и пластифицирующими добавками. Применяя замедлители, необходимо уделять особое внимание их правильной дозировке, так как в противном случае они могут препятствовать схватыванию и твердению бетона. Известны случаи получения, казалось бы, необъяснимого снижения прочности бетона, когда для перевозки проб заполнителей в лабораторию были использованы мешки из-под сахара или когда для транспортирования свежеприготовленной бетонной смеси были использованы мешки из-под черной патоки.
Выявлено, что при добавке к цементу сахара в количестве лишь 0,05% веса цемента прочность бетона в суточном возрасте снижается до нуля и в 3-суточном возрасте-—до 50% прочности того же бетона без добавки сахара. Однако результаты различных исследований являются весьма противоречивыми. Например, сообщалось, что аналогичное количество сахара повышает 3-суточную прочность на 10%, а прочность в более позднем возрасте — на 20%. Тем не менее из-за замедленного схватывания интенсивность роста прочности в первые трое суток была пониженной. Возможное объяснение этих противоречий может заключаться в том, что замедленное схватывание способствует образованию более плотного геля и, следовательно, получению повышенной конечной прочности. Из-за этих противоречивых данных сахар обычно не применяют в качестве замедлителей. Несомненно, что весьма желательно предварительно при практическом применении определить действие конкретного замедлителя на пробных замесах, приготовленных на том цементе, который будет использован в строительстве.
Практическое применение сахара возможно для предупреждения схватывания цемента, например в тех случаях, когда вышедшие из строя бетоносмеситель или шламбассейн нельзя быстро освободить. Однако избыток сахара может дать и противоположный эффект. Несмотря на невысокую прочность, быстросхватывающийся цемент с трудом удаляется из емкостей.
Ускорители сроков схватывания цемента
Сроки схватывания и скорость твердения сухих строительных смесей являются основными характеристиками, определяющими условия их применения в строительстве.
Иначе говоря, понятие «сроки схватывания» может относиться только к цементу, в то время как для смесей цемента с различными наполнителями пользуются другими характеристиками.
Это:
— потеря пластичности;
— потеря подвижности;
— потеря удобоукладываемости.
Для характеристики потери пластичности растворных смесей строителями используется понятие «живучесть смёсёй». Оно заключает в себя не только определение времени загусте-вания растворной смеси, но также и определение максимального времени, по истечении которого может использоваться данный цементный раствор.
Показатели живучести раствора и его прочности зависят от следующих факторов:
— от характеристик использованного цемента;
— от характеристик заполнителя;
— наличия различных примесей и функциональных добавок;
— условий твердения: влажности и температуры.
Влияние всех этих факторов приводит к тому, что правильно приготовленная смесь бывает как медленно, так и быстро схватывающейся. В тех случаях, когда схватывание раствора по каким-либо причинам требуется замедлить или, наоборот, ускорить, применяют метод регулирования процесса гидратации цемента. Сроки схватывания и набирание прочности цементного раствора зависят от его состава, тонкости помола цемента и содержания частиц определенных фракций, а также содержания в цементе различных примесей.
Сроки схватывания цементного раствора в случае необходимости можно регулировать самим. Для этого в состав раствора вводят специальные добавки — ускорители или замедлители схватывания и твердения.
Необходимость использования ускорителей твердения появляется в следующих случаях:
— для ускорения схватывания растворов, применяемых при низких и отрицательных температурах; .
— при производстве восстановительных работ;
— при производстве смесей для усиления фундаментов инъекционными составами.
Необходимость использования замедлителей твердения и схватывания появляется в следующих случаях:
— при проведений работ в жаркий период года;
— при необходимости формования ослабленных фундаментов в жаркое время года,
Ускорители схватывания и твердения смесей на осног ве портландцемента представляют собой неорганические соли, соли орагнических кислот, а также продукты на их основе: K2C03, Na2S04, NaF, NaA102 и многие другие. В качестве ускорителей схватывания используют также форми-аты кальция и натрия, соединения, в составе которых присутствуют алюминаты кальция, оксиды и гидроксиды алюминия.
Распространенным приемом сокращения сроков схватывания смесей на основе портландцемента является введение щ в их состав алюминатных цементов и ускорителей схватывания на основе g-Al2Os.
Следует знать, что иногда использование ускорителей схватывания приводит к потере прочности раствора, поэтому правильный выбор ускорителя очень важен.
Схватываемость цемента – скорость схватывания при различных условиях
Необратимый процесс потери подвижности бетона или цементно-песчаного раствора называется – время схватывания цемента. Это важный, нормируемый показатель качества для всех общестроительных цементов (портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый цемент, композиционный цемент и др. видов) кроме тампонажных.
Для тампонажных цементов нормируется «время загустевания». Практическое применение данного показателя заключается в определении времени возможности продолжения строительных, а также возможности использования бетонной конструкции по прямому назначению.
Начало схватывания цемента
После затворения строительных смесей (бетона или цементно-песчаного раствора) в состав которых входит цемент, начинается химическая реакция – гидратация цемента. В гидратации участвуют цемент и вода. В ходе протекания реакции пластичное связующее обволакивающее наполнитель раствора (щебень, песок, гравий, строительный мусор, шлак и т.п.), затвердевает и превращается в монолитный каменный материал.
Реакция гидратации является необратимо экзотермической – протекает с выделением теплоты. При этом время затвердевания (схватывания) зависит от температуры окружающей среды, количества затворителя, тонкости помола цемента, влажности воздуха, присадок и типа цемента.
Сроки схватывания цемента
Важная техническая характеристика любого бетонного раствора – начало схватывания цемента гост 30515-2013 при стандартных условиях (средняя температура окружающего воздуха 20 градусов Цельсия, средняя влажность окружающего воздуха 75%). «Святое писание» каждого строителя – ГОСТ 30515-2013, дифференцирует общестроительные цементы на три категории:
- Медленносхватывающиеся. Время начала схватывания более 2 часов после затворения.
- Нормально схватывающиеся. Время начала схватывания более 45 минут до 2 часов после затворения.
- Быстросхватывающиеся. Время начала схватывания менее 45 минут после затворения.
Также ГОСТ 30515-2013 определяет предельные отклонения начала схватывания. Для медленносхватывающихся и нормально схватывающихся цементов – минус 15 минут от нормируемого показателя, для быстросхватывающихся – плюс 5 минут от нормируемого показателя. На скорость гидратации цемента кардинально влияет температура воздуха.
При понижении температуры до 5 градусов Цельсия и ниже процесс гидратации практически останавливается. В этом случае конструкцию укрывают специальными матами, строят над ней временный шатер, либо прогревают другими доступными способами. Сроки схватывания любого цемента можно как увеличить, так и уменьшать внесением специальных добавок.
Ускорители схватывания цемента
В зависимости от конкретных условий строительства и ремонта застройщику необходимо ускорить начало и период времени схватывания. Например, близится холодное время года и стоит задача максимально ускорить все виды строительных работ, Ускорить схватывание цемента можно с помощью внесения в бетонную смесь специальных присадок.
Популярные присадки для ускорения схватывания цемента:
- Ускоритель твердения для бетона «УП2М», Россия, средняя цена 43 руб/кг.
- Ускоритель твердения для бетона «Форт Ускорин», Россия, средняя цена 24 руб/кг.
- Супер пластификатор ускоритель твердения «Реламикс Т-2», Россия, средняя цена 98 руб/кг.
Указанные и другие присадки для ускорения схватываемости цемента вносятся в момент затворения и начала перемешивания бетонного раствора. В общем случае при стандартных условиях (температура окружающей среды 20 градусов Цельсия, относительная влажность воздуха 75-80%) с помощью указанных видов присадок можно укорить период схватывания и набора марочной прочности в три раза без потери прочности и долговечности конструкции.
Замедлители схватывания цемента
Максимально уменьшить время начала и конца схватывания цемента может потребоваться в следующих случаях. Производится заливка масштабной конструкции (фундамент многоэтажного здания, конструкции гидротехнического или подземного сооружения, чаша бассейна или бетонной емкости).
В этом случае замедлитель срока схватывания цемента нтф и другие виды замедлителя схватываемости связующего позволяют обеспечить непривычность строительных работ при всех прочих равных условиях.
Замедлители схватываемости цемента:
- «Бисил Ретардер», Испания, цена 285 руб /кг.
- Пластификатор бетона «РЕТАДОЛ», Греция, цена 159 руб/ кг.
- Гиперпластификатор «FREM GIPER S-SBlз», Беларусь, цена 112 руб/кг.
Использование замедлителей схватываемости цемента позволяют увеличить время необратимого процесса потери подвижности бетонных растворов в среднем до 24-48 часов после затворения.
Ложное схватывание цемента
При приготовлении бетонных растворов своими силами непосредственно на строительной площадке существует опасность ложного схватывания цемента. Лаборатории бетонных заводов четко отслеживают этот вредный показатель и принимают соответствующие меры. Поэтому приобрести готовый бетон с ложным схватыванием практически невозможно.
Определение ложного схватывания цемента – ложным схватыванием связующего принято называть сиюминутное загустевание бетона в течение нескольких минут после затворения. Причиной ложного схватывания, является нарушение технологии производства цемента либо наличие щелочи. В соответствии с ГОСТ 30515-2013 существуют следующие виды ложного схватывания
- Ложное схватывание I типа. Моментальная потеря подвижности цементным тестом, связанная с нарушением технологии производства. Устраняется с помощью повторного перемешивания смеси без добавления затворителя.
- Ложное затвердевание II типа. Временная либо частичная потеря подвижности цементной субстанции по другим причинам, также устраняемая с помощью повторного перемешивания смеси без добавления затворителя.
Заключение
Частным застройщикам, использующим готовый бетон или бетон собственного изготовления, следует, по возможности, производить масштабные бетонные работы в теплое время года. В противном случае неизбежны дополнительные затраты на приобретение ускорителей схватывания цемента и организацию утепления и прогревание бетонного сооружения.
Рекомендации
- Специальный цемент – разновидности спеццемента
- Бетон М150: основные характеристики и состав
- Пропорции цемента для фундамента
- Схватывание бетона разных марок
- Глиноземистый цемент
