Все, что нужно знать о суперпластификаторах, или как уменьшить расход цемента

Стандартный состав бетона ограничен в компонентах, из-за чего легко подвергается негативному влиянию внешних и внутренних факторов. В то же время современное строительство требует применения материалов с лучшими характеристиками прочности, долговечности и устойчивости к агрессивным воздействиям и реагентам. В отношении бетона добиться этого помогает в том числе и добавка суперпластификатор, которая позволяет придать смеси или раствору нужные свойства.

Что такое суперпластификатор

Суперпластификатором называют химическую добавку, которую вводят в цементную или бетонную смесь с целью улучшить ее физико-химические характеристики. Иначе добавку еще называют модификатором или присадкой.

Поскольку скорректировать основной состав бетона нельзя, использование суперпластификаторов становится хорошим способом улучшения его характеристик. Они не меняют основные компоненты (цемент, воду, песок), а лишь придают смеси дополнительные качества.

Обратите внимание: наиболее распространенными модификаторами сегодня являются поверхностно-активные вещества (ПАВ). На их основе можно получать практически любые типы добавок, но наиболее эффективными считаются суперпластификаторы и гиперпластификаторы.

Из чего состоят суперпластификаторы

В составе суперпластификаторов присутствуют органические или неорганические соединения и их комбинации. В качестве основы присадок могут использоваться:

1. поликарбоксилаты;

2. полиакрилаты;

3. лигносульфонаты, очищенные от сахаров;

4. меламинформальдегидный поликонденсат;

5. сульфированный нафталинформальдегидный поликонденсат и пр.

Наиболее эффективными считают полиакрилаты, который имеют небольшой расход. Как и поликарбоксилаты, они стоят дороже остальных видов суперпластифицирующих добавок, поэтому их рекомендуют совмещать с другими пластификаторами.

На заметку: к плюсам поликарбоксилатов относят и высокую сохраняемость бетонных смесей. Это особенно важно в монолитном строительстве и длительной транспортировке бетонных смесей.

В качестве примера популярного суперпластификатора можно привести CemPlast. Как и в большинстве классических добавок этой группы, его основу составляет полиметиленнафталинсульфонат натрия. Дополнительно в составе есть сульфат натрия и вода. Сама присадка представляет собой мутную жидкость светло-коричневого оттенка.

В целом, по форме выпуска суперпластификаторы бывают представлены:

1. Химическими веществами, которые вводят в смесь в небольшом количестве. В эту категорию относится и суперпластифицирующая присадка CemPlast, которая действует направленно на свойства смеси.

2. Тонкомолотыми материалами: золой, песком, шлаками, отходами камнедробления. Их концентрация в составе бетонной смеси ограничивается 5-20%, а целью использования является экономия вяжущего и получение более плотного состава.

Классификация суперпластификаторов

Современные добавки для бетона представлены в очень большом количестве. Чтобы упорядочить информацию о них и облегчить выбор конкретной присадки, на законодательном уровне была предложена основная классификация добавок. Ее положили в основу ГОСТа 24211-03 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия». В этом документе в зависимости от основного эффекта действия представлены следующие классы модификаторов:

1. Для регуляции свойств бетонных и растворных смесей. Такие присадки могут улучшать перекачивание бетона или сохраняемость смесей, замедлять или ускорять схватывание, увеличивать пористость и пр.

2. Для контроля твердения бетонов и растворов: замедлители и ускорители этого процесса.

3. Для повышения прочности, стойкости к коррозии и (или) морозостойкости железобетона и бетона, а также понижения проницаемости последнего.

4. Для придания бетонам и растворам специальных свойств: противоморозные, гидрофобные, гидрофобизирующие и повышающие устойчивость к высолообразованию присадки.

По механизму действия

В основе механизма действия суперпластификаторов может лежать один из следующих эффектов:

1. Электростатический. Заключается в отталкивании частиц цемента от молекул присадки и выталкивании молекул воды из адсорбционного слоя на зернах цемента. В этом и заключается пластифицирующее действие.

2. Стерический. Этот эффект преобладает в действии полиакрилатов. Его суть в том, что молекулы добавки центральной частью соединяются с молекулами цемента, а боковыми «отростками» отталкиваются от них. За счет взаимного отталкивания значительно усиливается пластифицирующий эффект.

Область применения

Применение суперпластификаторов сегодня практически повсеместное. Трудно представить объекты, где используются «чистые» бетонные смеси без каких-либо добавок. Суперпластификаторы нашли широкое применение в много- и малоэтажном строительстве. Их часто используют и в частных условиях.

Основные сферы применения суперпластифицирующих добавок:

1. Изготовление товарного бетона (при нормальной или повышенной температуре).

2. Производство железобетонных конструкций нормального твердения.

3. Работа с бетонами высоких классов или на пористых заполнителях.

4. Изготовление густоармированных или особо ответственных конструкций.

5. Приготовление ремонтных растворов.

6. Возведение еврозаборов.

7. Изготовление шлакоблоков, тротуарной плитки и мелкоштучных изделий.

8. Работа с гидротехническим или дорожным бетоном.

Видео: изготовление тротуарной плитки

Эффект от применения добавок

Суперпластифицирующие добавки в первую очередь экономят цемент, за счет чего снижаются затраты на приготовление бетонной смеси. Экономия цементного порошка достигает 15% на 1 м3 смеси. Еще один эффект от подобных присадок – увеличение подвижности бетонной смеси. За счет этого с ней легче работать.

Важно, что при увеличении подвижности не страдает прочность железобетона. Такой эффект особенно ценится в монолитном строительстве, поскольку автобетононасосы могут работать со смесью подвижностью на уровне П4-П5.

Видео: проверка бетона на подвижность. Форма конус Абрамса

Другие эффекты суперпластификаторов:

1. Увеличение прочности на 25%.

2. Получение состава с высокой плотностью, что обеспечивает готовым конструкциям водонепроницаемость.

3. Повышение морозостойкости до F300

4. Увеличение стойкости к трещинообразованию.

5. Снижение усадки при твердении.

6. Возможность без проблем заливать смесь в густоармированные конструкции (колонны, узкие опалубки и пр.)

7. Уменьшение количества воды до уровня, достаточного для полноценной гидратации цемента.

8. Получение смеси с марочной прочностью, которая будет больше марки цемента, использованного при затворении.

9. Увеличение сцепляемости с арматурой в 1,5 раза.

Все эти эффекты в условиях производства позволяют снизить температуру в сушильных камерах и сократить сроки пропаривания. В результате уменьшаются затраты на электроэнергию и уменьшается время изготовления, а еще повышается оборачиваемость формооснастки. В итоге значительно увеличиваются объемы производства.

Можно рассмотреть эффект от действия суперпластификаторов и на примере добавки CemPlast, которая:

1. Повышает удобоукладываемость бетонных и растворных смесей с П1 до П5, что позволяет укладывать их без вибрации.

2. Снижает их потребность в воде на 10-20%.

3. Увеличивает марочную прочность на 10-20% и раннюю на 10-25%.

4. Повышает живучесть смеси до 1,5-2 ч.

5. Увеличивает долговечность в 2-3 раза.

6. Исключает раннее расслоение и твердение бетонной смеси.

Видео: что происходит с бетонной смесью после добавления пластификатора С3

Видео: расплыв цементного теста с CemPlast, CemThermo и без добавки

Рекомендации по использованию

Суперпластификатор для бетона часто сочетают с другими добавками. Но в этом случае важно провести лабораторные испытания, чтобы опытным путем оптимизировать состав бетонной смеси и проверить ее свойства.

Дозировку присадки на 100 кг цемента определяют:

1. эксплуатационные характеристики бетонного раствора;

2. расчетная концентрация в вяжущем трехкальциевого алюмината;

3. дисперсность цемента.

К примеру, расход суперпластификатора CemPlast в зависимости от перечисленных факторов составляет от 0,6 до 1,2 л на 100 кг цемента. Стоимость такого количества добавки – всего 72-144 руб.

Работа с готовым жидким составом гораздо проще, чем с порошками. Достаточно залить добавку с жидкостью замеса в смеситель, после чего добавить сухие составляющие бетонной смеси и все тщательно перемешать.

Важно: перед применением обязательно прочтите инструкцию по применению, чтобы разбавить смесь в соответствии с рекомендациями производителя.

Замешивать раствор необходимо под навесом во избежание попадания атмосферных осадков. Резервуары для замешивания должны быть промытыми и чистыми.

Совет: при добавлении суперпластификатора со второй частью воды обеспечит цементной смеси наиболее пластифицирующий эффект.

Видео: пластификатор CemPlast

Отличия от других пластификаторов

Суперпластификаторы – это пластификаторы с модернизированным составом, в котором действующий компонент содержится в более высокой концентрации. Их производят, как правило, с применением:

1. нафталин-формальдегидных поликонденсатов (НФ);

2. меламино-формальдегидных поликонденсатов (МФ);

3. очищенных лигносульфонатов (ЛСТ).

Отличительная особенность суперпластификаторов в том, что их действие основано на электростатическом эффекте. В отличие от них гиперпластификаторы работают как раз на основании стерического эффекта, который в 2 раза сильнее, чем у пластификаторов. Еще одно их отличие в том, что они производятся на основе поликарбоксилатов (ПК) и полиакрилатов (ПА).

По оценкам некоторых экспертов характеристики суперпластификаторов примерно в 1,5-2 раза слабее, чем у гиперпластификаторов. Это объясняется как раз той разницей в эффекте, который лежит в основе действия добавок. Сила взаимного отталкивания частиц цемента при введении гиперпластификаторов почти в 2 раза больше, чем при использовании суперпластификаторов МФ и НФ. Таким образом, гиперпластификаторы снижают вязкость бетонной смеси при очень малой концентрации.

Техника безопасности

Согласно инструкции, при работе с присадкой необходимо соблюдать меры предосторожности. Нельзя допускать попадания добавки на кожу. Если это произошло, необходимо сразу промыть пораженные участки водой. При попадании в глаза их нужно сразу промыть большим количеством воды и обратиться к врачу.

Утилизировать состав необходимо согласно местным правилам. Ни в коем случае нельзя выливать добавку в воду, почву или канализацию.

Видео: приготовление бетонной смеси

Аналог для приготовления в домашних условиях

В бытовых условиях вместо суперпластификатора можно использовать всем известные вещества:

1. гашеную известь;

2. клей ПВА (поливинилацетат);

3. жидкое стекло (водные растворы силикатов натрия).

Самое главное – правильно выбрать пропорции, иначе из-за нарушения соотношения свойства бетонной смеси будут совсем не такими, какие нужны. Рекомендованные соотношения:

1. Гашеная известь – 1:1 для штукатурных работ внутри помещений и 1:6 снаружи.

2. Жидкое стекло – 2-10% от общей массы бетонной смеси.

3. Клей ПВА – 5-20 мл на 1 м3 раствора.

Видео: пластификатор или моющее средство?

Сводная таблица свойств, функций и применения суперпластификатора CemPlast

В заключение

Суперпластификаторы – недорогой, но эффективный способ получить бетонную смесь с необходимыми свойствами. Кроме того, подобные добавки за счет улучшения характеристик бетона даже позволяют увеличить объемы производства и ускорить процесс изготовления тех или иных бетонных или ж/б конструкций.

Добавки просты в применении, достаточно лишь соблюдать рекомендованные пропорции и технику безопасности. Ввиду невысокой стоимости суперпластификаторов исключается необходимость домашних экспериментов. Проще купить состав, уже готовый к применению и оснащенный подробной инструкцией. Суперпластификатор CemPlast можно приобрести как в Москве, так ив регионах и официальных дилеров Cemmix.