ДОБАВОЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ДОБАВКИ)

При производстве ИСК кроме вяжущих веществ, заполнителей и наполнителей широкое применение находят добавочные вещества в смесях, именуемые добавками. На стадиях технологического про­цесса они облегчают выполнение операций, снижают количество за­трачиваемой энергии, уменьшают расход дорогостоящих компонен­тов, снижают материалоемкость, способствуют обеспечению необходимых показателей свойств материала, благоприятствуют ускорению или замедлению процессов структурообразования и от­вердевания. На стадии эксплуатации конструкций добавки, введен­ные ранее в ИСК, призваны упрочнить, стабилизировать структуры материала, максимально тормозить неизбежную деструкцию, возни­кающую и развивающуюся в материале под влиянием внешней сре­ды и внутренних самопроизвольных явлений.

Основное функциональное назначение добавок, и этим они от­личаются от заполнителей и наполнителей, заключается в том, что они всегда достаточно активно взаимодействуют с одним или не­сколькими компонентами смеси в процессе формирования структу­ры вяжущей части или макроструктуры ИСК. В результате реак­ции возникают новые соединения, которых ранее не было в смеси, причем добавки или полностью расходуются, или утрачивают свои индивидуальные признаки. Понятно, что при избыточном количе­стве добавки могут частично остаться в смеси и в сформованном материале без каких-либо изменений, что не является желатель­ным.

Распространенными являются порошкообразные добавки, по внешнему виду, а иногда и по химическому составу сходные с на­полнителями. В качестве тонкомолотых активных минеральных до­бавок их вводят в состав неорганических, вяжущих веществ с целью придания им требуемых свойств, например способности к тверде­нию в водной среде при добавлении к воздушной извести, повышен­ной водостойкости и стойкости против коррозии при добавлении к портландцементу или стойкости к воздействию высоких температур с сохранением прочности при добавках, вводимых в портландце­мента, глиноземистый и некоторые другие вяжущие при производ­стве жаростойких бетонов, и т. д. Кислотостойкость материала по­вышают добавки из порошкообразного кварца, андезита, базальта и др. К другим распространенным порошкообразным добавкам от­носятся: из природных — осадочные горные породы (трепел, диато­мит, опоки, магнезит и др.) или породы вулканического происхож­дения (пуццоланы, пемзы, туф, диабаз и др.); из искусственных — доменные гранулированные шлаки, зола-унос, нефелиновый шлам (побочный продукт алюминиевого производства), помол шамотно­го кирпича, обожженной глины (порошкообразный керамзит, агло-порит) и др. Все эти твердые добавки образуют с вяжущим новые, как правило, более сложные соединения типа силикатов кальция, алюминатов кальция и др.

Твердые добавки в смесях могут оставаться не только в состоя­нии нерастворимых минеральных порошков. Используют и такие твердые добавки, которые в смесях сравнительно легко образуют растворы или расплавы. Они относятся либо к катализаторам и ин­гибиторам (замедлителям), либо вступают в химические связи с компонентами смеси и создают новые фазы в процессе структурообразования. Их действие может привести также к преобразованию свойств поверхности компонентов, например к минерализации дре­весной дробленки и стружки путем экранирования поверхности пленкой нерастворимого вещества. Среди добавок этого дейст­вия — водорастворимые соли (средние и кислые), основания и дру­гие электролиты и неэлектролиты.

Широкое распространение имеют жидкие добавочные вещества (добавки) — гомогенные или гетерогенные, как, например, водные дисперсии полимеров, или легко переводимые в жидкое состояние в виде истинных и коллоидных растворов, эмульсий, мыльных пен и др., именуемых как поверхностно-активные вещества (ПАВ). В этих органических соединениях молекулы имеют углеводородный радикал и полярную группу, обращаемую при адсорбции к среде или твердой фазе, производя структурирующее воздействие в мате­риале.

Поверхностно-активные вещества как добавки разделяют в основном на гидрофобизирующие и гидрофилизирующие, что зави­сит от механизма их контактирования с вяжущими веществами и от конечного эффекта их взаимодействия — соответственно гидрофобизация (несмачиваемость водой) после воздействия первого и гид-рофшшзация — после воздействия второго. Эти добавки способст­вуют также повышению морозостойкости и долговечности, что является следствием их способности, особенно при гидрофобизирующих добавках, к воздухововлечению при приготовлении смеси. Образуются замкнутые воздушные пузырьки, которые предохраня ют разрушение материала при замерзании свободной воды, напри­мер, в бетоне с расширением льда. Вместе с тем практически не воз­никает водопроницания материала, так как количество воздушных пузырьков невелико (около 3—4%). Разновидностей ПАВ много, и они с большим эффектом используются в материалах для направ­ленного структурообразования и обеспечения требуемых качествен­ных показателей.

Добавки, вводимые в цементно-бетонную смесь, разделяют по эффекту их действия на бетонную смесь и бетон. Пластифицирую­щие, стабилизирующие, водоудерживающие добавки регулируют реологические свойства. Ускорители и замедлители схватывания те­ста, противоморозные добавки регулируют процессы твердения. Воздухововлекающие, газообразующие, пенообразующие, уплотня­ющие регулируют пористость бетона. Специальные добавки прида­ют, как отмечалось выше, бетонам кислотостойкость, жаростой­кость и др. Ряд добавок носит комплексный характер и выполняет одновременно несколько функций в бетонных смесях и бетоне.