ГлавнаяСтатьи

История применения добавок

Под добавками подразумеваются материалы, которые вводятся в мельницу при помоле цемента или в мешалку с водой затворения при изготовлении раствора или бетона. Оба вида добавок рассматриваются вместе, потому что, несмотря на различные способы их применения, конечный результат получается один и тот же.

Введение добавок в бетон, пожалуй, так же старо, как и само изготовление бетона. Например, хорошо известно, что римляне добавляли к своим пуццолановым вяжущим такие вещества, как кровь, лярд (топленое сало) и молоко. Как мы знаем, гемоглобин является эффективным воздухововлекающим веществом и пластификатором. Возможно, что многие старинные римские сооружения, построенные из пуццолановых вяжущих, содержали кровь и другие добавки, обладающие свойством воз-духововлечения. Не исключено, что эти добавки ©водились для улучшения удобоукладываемости бетона. Влияние воздуховов-лечения на долговечность бетона, очевидно, тогда еще не было известно.

В первое время в США относились весьма неодобрительно к введению добавок в портландцементный бетон. В начале нашего века добавки не играли никакой роли в технологии бетона. Однако в 30-х годах началось широкое применение различных добавок-ускорителей твердения, интенсификаторов помола, воз-духововлекающих веществ. Можно без преувеличения сказать, что в течение ближайших 5 лет 85—90% изготовляемого в США бетона будет содержать ту или иную добавку, которая, наряду с улучшением других свойств, будет увеличивать и количество воздуха в бетоне.

До открытия воздухововлекающих веществ при изготовлении бетона применялись различные добавки. Одной из них был уже упоминавшийся ускоритель твердения — хлористый кальций, обычно смешанный с каким-нибудь красящим веществом или инертным материалом. Увеличение прочности, достигавшееся при введении ускорителя, зачастую приписывалось вовсе не ускоренному твердению бетона, а другим факторам. Применение этих добавок ограничивалось тем, что предприятия, выпускавшие их, распространяли продукцию преимущественно в пределах своих районов. Таких добавок, которые бы применялись повсеместно, было очень мало.

Отрицательное отношение цементных фирм к добавкам было вполне понятно. В прежних стандартах АСТМ категорически запрещалось вводить в цемент какие-либо материалы, кроме гипса и воды. Что же касается добавок, вводимых с водой затворения при изготовлении бетона, то их также не признавали до недавнего времени.

В 20-х годах Рид-Льюис применил добавку под названием «катакол», которая вводилась в клинкер быстротвердеющего цемента перед помолом. Катакол состоял из дубильной кислоты и особого вида гипса. Однако, поскольку стандарт АСТМ запрещал вводить в клинкер какие-либо добавки, быстротвердеющий цемент с катаколом не мог называться портландцементом. Сторонники производства этого цемента доказывали, что катакол — это не что иное, как засоренный некоторыми примесями гипс, и что обычно применяемый гипс также содержит разные примеси Однако в ответ на этот довод в стандарт АСТМ было внесено изменение, гласившее, что в качестве добавки можно применять только природный сульфат кальция.

На некоторых цементных заводах применялись различные другие добавки, иногда даже непреднамеренно. Так, утечка масла в мельницах старых типов приводила к тому, что цемент приобретал воздухоудерживающие свойства. Как теперь известно, из этих цементов с их случайными «добавками» был изготовлен прекрасный, долговечный бетон. Другие добавки, которые вводились сознательно для придания цементу водоотталкивающих свойств, улучшали его способность к длительному хранению, а бетон из этих цементов отличался несколько повышенным возду-хововлечением. Многие строители отказывались применять такие цементы. Но мы теперь видим, как хорошо стоят сооружения из бетона, для изготовления которого были применены цементы с запрещенными и не признававшимися в то время воздухововле-кающими добавками.

Тенденция к повышению тонкости помола цемента, появившаяся в начале 30-х годов, привела к тому, что мельничный парк на заводах оказался недостаточным, и пришлось прибегнуть к различным интенсификаторам помола. Наиболее широкое применение получили два вида интенсификаторов: канифоль и уголь. Канифоль очень хорошо интенсифицировала процесс помола, но вызывала снижение прочности растворов и бетонов. Как теперь известно, причиной пониженной прочности этих раетво-ров и бетонов было избыточное воздухововлечение. Но вместе с тем строители того времени не знали, что низкопрочный бетон из такого цемента очень долговечен.

Другой интенсификатор — уголь широко использовался при обжиге клинкера и имелся на цементных заводах в больших количествах. Его часто применяли для очистки мельниц и мелющих тел. Добавка угля не вызывала снижения прочности цемента, но, как уже указывалось, имела другие серьезные недостатки.

В связи с тем, что в ряде отраслей промышленности стали с большим успехом применять микродобавки ускоряющих, диспергирующих и смачивающих веществ, были организованы опыты по их использованию и в цементной промышленности. Первые результаты этих исследователей были опубликованы в 1936 г. Была найдена ускоряющая и диспергирующая добавка, которая вводилась в мельницу при помоле цемента и не только улучшала его свойства, но и интенсифицировала процесс измельчения. Эта добавка, известная под названием ТДА, применяется и сейчас в качестве интенсификатора помола. Она добавляется в количестве 0,03%.

Уже в период первых исследований было хорошо известно, что диспергирующие (пептизирующие) вещества усиливают красящую способность различных пигментов, например угля, и улучшают однородность окраски. Естественно поэтому, что возникла мысль использовать это свойство диспергаторов и при производстве портландцемента. Исследования показали, что присутствие в цементе диспергирующей (пептизирующей) добавки увеличивает текучесть изготовленного из него бетона, но вместе с тем замедляет схватывание и несколько понижает прочность. Отсюда стало ясно, что одного диспергирования еще недостаточно, и было предложено добавить ускоритель триэтано-ламин для усиления пластифицирующего действия дисперга-тора.

В 1936 г. АСТМ внесло поправку в стандартное определение быстротвердеющего портландцемента. По новому определению разрешалось при производстве этого цемента вводить добавку, «испытание которой по методу, разработанному Комитетом С-1 по цементу, покажет, что она является безвредной». В 1937 г. цементная лаборатория Национального бюро стандартов США провела ряд испытаний цементов различных заводов с добавкой ТДА. Результаты одногодичных испытаний прочности этих цементов подтвердили, что добавка ТДА является безвредной и может быть допущена при производстве портландцемента. В 1938 г. АСТМ расширило стандартное определение портландцемента, разрешив вводить и другие испытанные добавки, а в 1940 г. ТДА была официально включена в технические условия АСТМ С-9—38 в качестве безвредной добавки к цементу.

Технические условия АСТМ на добавки, служащие интенси-фикаторами помола, действуют и поныне. В 1949 г. в них был включен, кроме ТДА, еще один интенсификатор, названный 109 В. В настоящее время эти технические условия относятся ко всем пяти типам портландцемента, выпускаемого в США.

В 1942 г. АСТМ разрешило вводить в портландцемент возду-хововлекающие добавки, улучшающие удобообрабатываемость и долговечность бетона. В связи с этим было поручено подкомитету по добавкам Комитета С-1 рассмотреть данные о применении различных воздухововлекающих веществ и выбрать из них те, которые могут быть рекомендованы в качестве стандартных добавок. Первой такой добавкой была смола винсол, утвержденная в 1943 г. В 1944 г. было принято в качестве стандартной добавки воздухововлекающее вещество, известное под названием дарекс. В дальнейшем в список стандартных добавок были включены еще две: N-тэйр и эралон.

В 1950 г. Комитет С-1 АСТМ был освобожден от обязанности определять свойства и применимость тех или иных добавок. Вместо этого был разработан специальный метод испытания добавок (С-226), с помощью которого можно установить, соответствует ли предлагаемая новая добавка требованиям АСТМ. Таким образом, ответственность за применение новой добавки, не включенной в перечень АСТМ, возлагалась отныне на завод, выпускающий цемент, или на потребителя, который предложил ввести ту или иную добавку. Контрольные испытания проводятся в арбитражной лаборатории, которая устанавливает также, можно ли применять эту добавку для всех типов портландцемента или только для некоторых.

Различают два вида добавок, вводимых в мельницу при помоле:

1. Интенсификаторы помола, которые можно рассматривать как вещества, способствующие лучшему измельчению портланд-цементного клинкера; они либо увеличивают производительность мельницы, либо повышают тонкость помола при сохранении прежней производительности, причем не оказывают вредного влияния на свойства цемента. Иначе говоря, назначение этих добавок состоит в том, чтобы интенсифицировать процесс помола, а не улучшать свойства цемента.

2. Добавки, улучшающие свойства бетона, изготовленного из данного цемента. К ним относятся воздухововлекающие добавки, утвержденные АСТМ.

Стремление регулировать более точно содержание воздуха в бетоне с воздухововлекающими добавками привело к тому, что эти добавки стали вводить все чаще при затворении бетона. Поскольку заводской цемент содержит определенное количество воздухововлекающей добавки, регулировать содержание воздуха в бетоне на месте работы довольно трудно. Если же добавка вводится в бетономешалку, то не представляет труда заранее рассчитать влияние отдельных факторов и соответственно — содержание воздуха. Поэтому многие строители отказываются от применения воздухоудерживающих цементов и предпочитают вводить добавку непосредственно в бетономешалку, чтобы иметь возможность лучше регулировать свойства бетона. Дорожники же, наоборот, охотнее применяют цемент с воздухововлекающими добавками.

Таким образом, добавки могут быть трех видов:
1) интенсификаторы помола, которые используются в производстве цемента;
2) добавки, которые вводятся при помоле цемента;
3) добавки, которые вводятся в бетономешалку с водой за-творения.

Комитетом С-9 АСТМ разработаны стандарты: С-260 на воз-духововлекающие добавки и С-233 на методы стандартных испытаний этих добавок.

До того, как были приняты эти стандарты, единственным органом АСТМ, занимавшимся вопросом о применении воздухо-вовлекающих добавок, был Комитет С-1 по цементу. При этом он занимался только добавками, которые вводятся при помоле цемента. После создания параллельного Комитета С-9 стали изучаться все стороны проблемы воздухововлечения и были разработаны практические способы применения воздухововлекаю-щих добавок в цементе и бетоне.

Таким образом, за несколько лет произошел переход от полного запрещения всяких добавок к разумному и целесообразному применению их. В настоящее время для приемки цемента с той или иной добавкой достаточно испытать его по стандартной методике АСТМ и удостовериться, что он соответствует требованиям стандарта на цемент с добавками. Тем самым было снято главное препятствие на пути к эффективному использованию добавок в технологии цемента и бетона. Научные работники и промышленники получили возможность еще шире испытывать и применять различные новые добавки, которые могут принести большую пользу в деле дальнейшего развития цементной промышленности и строительства.



Читать далее:
Обработка шлака и легких заполнителей
Однородность заполнителей для бетона
Установка для обработки породы
Разработка месторождений заполнителей
Испытание отобранных проб заполнителей
Отбор проб
Разведка заполнителей
Поисковые работы
Легкие заполнители
Реакция между щелочами и заполнителями в бетоне



Ваш отзыв