Цементный раствор высокой прочности

Высокопрочный бетон, марки, состав и применение

Бетонные смеси относятся к категории самых используемых в строительстве материалов. Это влечет за собой постоянную работу по совершенствованию композитного состава и качества входящих в него составляющих. Несколько лет назад в разряд особо прочных искусственных камней входили материалы класса В30, но сегодня это положение поменялось самым кардинальным образом.

Современный высокопрочный бетон по своим характеристикам и технологическим свойствам существенно отличается от классических смесей для изготовления бетонного камня. Его параметры отличаются не только по прочности, но и по целому ряду других характеристик. При этом сегодня существует несколько различных видов высокопрочных композитных материалов применяемых в монолитном строительстве.

Добавки в кладочные растворы – улучшаем параметры кладки

Несмотря на обилие всевозможных готовых строительных смесей, самым востребованным в частном строительстве остается самодельный раствор на базе ЦПС и его вариации. А чтобы в домашних условиях получить смесь с повышенными техническими характеристиками, в раствор вводятся различные вещества. Эти добавки обеспечивают раствору необходимые свойства, в зависимости от условий использования.

В этой части курса будут рассмотрены добавки в кладочные растворы.

• Действие добавок.
• Виды добавок.
• Выбор добавок.
• Преимущества растворов с добавками.

Действие добавок

Добавки в кладочные растворы выполняют две основных функции.

• Упрощают работу с раствором – за счет повышения пластичности массы, увеличения срока «жизнеспособности», увеличения адгезии к поверхности, расширения рабочего температурного диапазона.
• Повышают характеристики кладочного шва – упрочняют, продлевают срок службы, предотвращают образование высолов, повышают морозостойкость, снижают проницаемость, повышают декоративность.

Современные средства зачастую комплексные и действуют как на эксплуатационные свойства раствора при использовании, так и на характеристики, которых достигнет кладка.

Виды добавок

Добавки для кладочных растворов выпускаются в двух состояниях.

• Сухие – добавляются в раствор в исходном виде или требуют разведения в соответствии с дозировкой.
• Жидкие – концентрат для разведения или полностью готовый к употреблению продукт.

Разновидности добавок классифицируются по действию.

Пластификаторы – основной помощник мастера в совершенствовании кладочных растворов, они повышают подвижность, улучшают обрабатываемость и продлевают время «жизни» раствора, снижают количество воды для затворения и понижают проницаемость шва. Благодаря сочетанию функций нескольких добавок, пластификаторы упрощают процесс приготовления раствора. Кроме этого, они увеличивают процент выхода раствора с сохранением всех прочностных качеств.

Ускорители – значительно сокращают срок созревания бетона, позволяя сократить интервал между циклами строительства или при изготовлении послойных конструкций.

Противоморозные – обеспечивают работоспособность раствора при пониженных и отрицательных температурах, ускоряют созревание, предотвращают замерзание жидкости, препятствующее процессу гидратации.

Армирующие – повышают прочность шва, его устойчивость к усадкам и деформациям, ускоряют процесс твердения. Представлены разновидностями фибры (полипропиленовая, базальтовая, стеклянная).

Декоративные – красители, придающие раствору насыщенные, устойчивые к выгоранию оттенки, актуальны при проведении фасадных работ.

Выбор добавок

Выбор той или иной добавки обусловлен ее действием, необходимым результатом и спецификой применения раствора. Учитывается не только желаемый эффект, но и производимые работы – добавки для модифицирования бетона в стяжке или фундаменте не стоит использовать для кладочного раствора и наоборот, если средство не является универсальным. Оптимальный вариант – использование комплексных средств широкого спектра действия.

Добавки в кладочный раствор, как правило, являются комплексными продуктами, не требующими длительных подборов состава растворной смеси и лабораторных испытаний. У большинства производителей есть несколько продуктов для строительных растворов, отличия в которых может заключаться в сезонности применения. Бывают добавки универсальные, а бывают для зимнего строительства. Так что серьёзного выбора тут, по сути, нет. По большому счету, выбор стоит между производителями добавок – вопрос доверия и репутации.

Что касается красителей, то готовые добавки абсолютно инертны и совместимы с любыми другими, химически активными веществами, поэтому могут применяться вместе с модификаторами, пластификаторами и остальными средствами.

Зачастую при приготовлении кладочного раствора вместо специальных добавок используют бытовую химию – порошки, жидкое мыло, средства для мытья посуды. Такая популярность объясняется и доступностью подобных «улучшителей» и кажущейся эффективностью – благодаря поверхностно-активным веществам (ПАВ), входящим в состав средств, раствор становится пластичным, дольше не «садится», прибавляет в объемах. Однако на деле и экономия оказывается призрачной, особенно на фоне общих затрат, и вреда от моющих средств куда больше чем пользы. Это объясняется несколькими факторами.

• Состав – ПАВ в бытовой химии и ПАВ в добавках – совершенно разные, с разными свойствами и по-разному влияющие на характеристики застывшего раствора.
• Воздухововлечение – активные вещества в специальных добавках для растворов обеспечивают вовлечение мельчайших воздушных пузырьков, при застывании образующих микросферы определенного размера. Именно эти микросферы повышают морозостойкость раствора и снижают его проницаемость. Дозировка добавок рассчитана таким образом, чтобы образующийся объем воздушных пор, улучшающий характеристики раствора, не снижал его конечной прочности. Если же речь идет о произвольном пенообразовании, как в случае с бытовой химией, то прочность раствора и кладки может напротив, уменьшиться и значительно.
• Действие – в отличие от бытовых моющих средств, на основе ПАВ, специальные добавки для растворов могут содержать в своем составе стабилизаторы, ускорители или замедлители и другие модификаторы, оказывающие комплексное воздействие на готовый раствор.

Поголовное использование моющих средств в качестве добавки для кладочных растворов это беда российской строительной сферы. Ирония в том, что строители пытаются достичь копеечной экономии при строительстве далеко не бюджетного каменного фасада, стоимость кирпича в котором значительно превышает стоимость самого раствора. Если «на глаз» добавить ПАВ неизвестной природы, смесь действительно станет похожей на ту, что сделана на растворе со специальной добавкой, но это лишь визуальный эффект. Бесконтрольное воздухововлечение и как следствие непрогнозируемое падение прочности раствора превращает ответственную строительную работу в лотерею.

Преимущества растворов с добавками

С улучшенными посредством добавок растворами проще, удобнее и быстрее работать, они не расслаиваются и не «садятся», а получившийся шов прочнее, долговечнее и даже декоративнее, за счет гладкой, однородной поверхности. Но кроме этого, применение добавок способно предотвратить проблемы, неизбежно возникающие с течением времени – высолы и следующую за ними деструкцию.

Используя специальные добавки для кладочных растворов, и соблюдая правила производства кладочных работ, реально свести на нет риск появления высолов. Необходимо использовать специальные добавки для кладочных растворов, повышающие удобообрабатываемость раствора и повышающие его непроницаемость. Качественный раствор предотвращает вымывание кристаллических соединений (тех самых высолов) и ослабление всей кладки в целом. Но для достижения наилучших результатов стоит отказаться от проведения кладочных работ в зимний период и применения ускорителей набора прочности или противоморозных добавок, содержащих в составе различные соли.

Благодаря добавкам частники могут самостоятельно получить кладочные растворы, по характеристикам не уступающие заводским. Можно подобрать оптимальное средство, подходящее для конкретных условий и придать раствору желаемые параметры, а кладке повышенную прочность и долговечность.

Подробнее о растворах можно узнать на форуме, в разделе о строительных и отделочных материалах. О применении противоморозных добавок в статье о зимнем фундаменте. В видео рассказывается о бетоне – его качественных показателях и рекомендуемых добавках.

Технологии производства безусадочного бетона

В отличие от традиционных смесей при производстве безусадочного бетона используют специальные добавки. Сначала готовят основу, смешивая цемент, песок, щебень и воду, пропорции компонентов зависят от фракции сырья, влажности и марки. После этого, учитывая теплопроводность песка, добавляют суперпластификаторы – именно они придают уникальные качества материалу. Обычно это компоненты на основе алюмината кальция или сульфоалюмината.

Некоторые производители используют фиброволокно или кремнийсодержащие заполнители в качестве дополнительных компонентов. Эти вещества усиливают пластичность и скорость затвердевания бетона.

Вяжущее низкой водопотребности

Для того чтобы изготовить вяжущее низкой водопотребности или ВНВ, портландцемент подвергается интенсивной механической и химической обработке с минеральными добавками и с применением суперпластификатора С-3. Получившийся портландцемент отличается от обычного, тем, что имеет высокую дисперсность от 4000 до 5000 кв.см/грамм, низкую водопотребность при которой густота цементного теста примерно равна 18% и активен по прочностным показателям до 100 МПа.

По составу ВНВ подразделяются на:

• клинкерные или ВНВ100;
• многокомпонентные.

Многокомпонентные ВНВ изготавливаются с разными минеральными добавками, в составе которых сохраняется оптимальная комбинация инертных и активных добавок.

В качестве активных добавок используются: доменные шлаки и зола-унос. В качестве инертных добавок используют: хвосты горных комбинатов и строительный песок.

Для того чтобы получить ВНВ хорошего качества, влажность составляющих его компонентов должна быть менее 3%.

Область применения цементного раствора марки М-200

Данные смеси используются при монтаже виброкирпичных панелей, для заполнения стыков в конструкциях из бетона тяжелых видов, а также оштукатуривании данных строений.

Поскольку цементный раствор марки М-200 устойчив к воде, его часто применяют как гидроизоляцию. Данные смеси обязательно должны быть изготовлены с использованием цемента М400 или выше. Материалы на подобном расширяющем водонепроницаемом вяжущем веществе через 24 часа после заливки способны выдержать гидростатическое давление, которое равно 5 атмосферам. Если конструкция будет постоянно подвержена воздействию химически агрессивных вод, то следует использовать смесь содержащую определенный вид связующего — сульфатостойкий пуццолановый цемент.

В частном строительстве готовые смеси марки М-200 применяются для полов из мозаичных, керамических и гранитных плиток, клинкерного кирпича, брусчатки, бетонных плит, чугунных дырчатых плит и так далее.

Особенности быстротвердеющего цемента М800

Цемент M800 – это гидравлическое вяжущее высокой прочности, которое получается в результате тончайшего измельчения портландцементного клинкера и гипсового камня с добавлением суперпластификатора – специальной добавки, предназначенной понижать количество воды. Как добывают цемент М900 узнайте в этой статье.

Взаимодействие минералов портландцементного клинкера с суперпластификатором приводит к тому, что полученный состав приобретает специфичные и уникальные свойства, что является главной отличительной особенностью материала.

Стойкость бетона к внешним воздействиям

Коррозия бетона

Коррозия бетона (разрушение цементного камня) происходит вследствие многих факторов:

• влияния окружающей среды,
• механических воздействий,
• проникновения воды,
• изменения температур (замораживание/оттаивание, нагрев/резкое охлаждение).

Нарушение структуры цементного камня сопровождается понижением его сцепления с армирующими элементами, повышением водопроницаемости и, как результат, снижением прочности. Для повышения коррозийной стойкости бетона рекомендуются такие меры:

• использование специальных кислотостойких, глиноземистых или пуццолановых цементов;
• введение в смеси гидрофобизирующих, жаростойких или морозостойких добавок;
• увеличение плотности бетона. Большое влияние на стойкость бетона, кроме состава смеси и соотношения компонентов, оказывает технология приготовления и доставки, укладки и последующего ухода. Виброперемешивание смеси увеличивают активность цемента и позволяют получить тесто с макрооднородной структурой, а транспортировка в миксерах – избежать его расслоения при доставке на объект. Эффект от виброуплотнения при укладке теста объясняется вытеснением пузырьков воздуха: в неуплотненной смеси он может достигать 45%. Удаление воздуха обеспечивает защиту бетона от коррозии, увеличение прочности, морозо-, жаростойкости, а также снижает водопроницаемость бетона.

Морозостойкость бетона

Воздействие на бетон поочередного замораживания/оттаивания приводит к его растрескиванию. Объясняется это тем, что в замороженном состоянии влага, находящаяся в порах материала, превращается в лед, а значит, увеличивается в объеме (до 10%). Это приводит к повышенному внутреннему напряжению бетона, а в результате и к его растрескиванию и разрушению.

Морозостойкость бетона тем ниже, чем больше доступ к проникновению влаги: объем пор, в которых может накапливаться вода (макропористость) и уровень капиллярной пористости.

Повышение морозостойкости бетона происходит за счет уменьшения показателей макро и микропористости, а также введением гидрофобных воздухововлекающих добавок. С их помощью в бетоне образуются резервные поры, не заполняемые водой в обычных условиях. При замерзании воды, уже попавшей внутрь бетона, часть ее перемещается в эти поры, тем самым снимая внутреннее давление. Использование глиноземистых цементов также увеличивает морозостойкость материала.

Так как при возведении объектов предъявляются различные требования к свойствам бетона по морозоустойчивости, производится бетон с классом устойчивости к циклам замораживания/оттаивания от F25 до F1000. Для гидротехнических сооружений необходима марка бетона по морозостойкости от F200, а для возводимых в зонах с суровым климатом – от F800 (спецификация производится, исходя из среднесуточной температуры для данного региона).

Водонепроницаемость бетона

Разрушение бетона под воздействием жидких сред происходит не только при отрицательных температурах. Влага имеет свойство вымывать легкорастворимые компоненты из любого вещества, а один из компонентов, при затворении бетонного теста, гашеная известь (гидрат окиси кальция) – водорастворимое вещество. Его вымывание приводит к нарушению структуры и разрушению бетонных блоков и фундаментов. Кроме того, находящиеся в воде кислотные компоненты также оказывают неблагоприятное влияние на состояние материала. На сегодняшний день существуют различные способы защиты бетона от разрушения вследствие воздействия влаги.

Избежать негативного влияния воды можно использованием пуццоланового или сульфатостойкого портландцемента, введением в раствор гидрофобных добавок в бетон для водонепроницаемости, а также применением специальных пленкообразующих покрытий, препятствующих проникновению влаги и уплотняющих добавок. По параметру водонепроницаемости бетон подразделяется на классы (марки). Существуют марки бетона по водонепроницаемости (характеризуется односторонним гидростатическим давлением, измеряется в кгс/см²) от W2 до W20.

Устойчивость к воздействию высоких температур

Если возводимые бетонные сооружения или отдельные изделия будут эксплуатироваться при постоянных высоких температурах, то необходимо выбирать жаростойкий бетон соответствующего класса, так как обычный под воздействием жара теряет прочность и дает усадку вследствие потери цеолитной, абсорбционной и кристаллизационной воды. Это приводит к растрескиванию, частичному, а затем и полному разрушению бетона. Жаростойкий бетон обозначается BR и подразделяется в соответствии с предельно допустимой температурой применения на классы от И3 до И18 (или U3-U18).

Для класса И3 предельно допустимая температура составляет +300°С, а для И18 — +1800°С.

Кроме того существует подразделение на марки по термостойкости:

• для водных теплосмен — Т(1)5, Т(1)10, Т(1)15, Т(1)20, Т(1)30, Т(1)40;
• для воздушных теплосмен — Т(2)10, Т(2)15, Т(2)20, Т(2)25.

Последний параметр обозначает способность выдерживать смены температур без деформаций и снижения прочности.

Полезное по теме: