Получение долговечных и эффективных современных бетонов возможно при введении в смесь комплексных добавок для бетонов многофункционального действия. Как правило, чтобы получить такой бетон используют пластифицирующие (различные модификации лигносульфонатов, суперпластификатор СП-1, меламинформальдегидный СП или суперпластификатор для бетона на основе акрилатов и эфиров поликарбоксилатов), воздухововлекающие (СНВ и СДО), гидрофобизирующие и модифицирующие минеральные добавки (золы, доменные шлаки, микрокремнезем, метакаолин и другие минеральные модификаторы, в том числе и золи), водорастворимые полимеры в комплексе с другими добавками, а также армирующие добавки, металлическую, полимерную и органическую фибры. Когда создаются полифункциольные добавки в бетон необходимо уделять особое внимание совместимости применяемых добавок друг с другом и с цементом.
Промышленность строительных материалов в настоящее время предлагает различные комплексные модификаторы цемента, для получения доступных и нетрудоемких бетонов нового поколения, отличающихся быстрым нарастанием прочности в ранние сроки твердения, значительной прочностью, до 60-80 МПа и выше в марочном возрасте, а также высокой морозостойкостью, водонепроницаемостью, коррозионной стойкостью и т.д. Наиболее активно в нашей стране строители используют комплексные добавки-модификаторы полифункционального действия на основе микрокремнезема и пластификатора, которые могут содержать также ускоритель или замедлитель твердения и другие добавки. К таким комплексам относятся разработанные в НИЖБ модификаторы бетона марки МБ-01, рекомендуемые для использования в дорожном строительстве.
Модификаторы бетона полифункционального действия серии МБ являются порошкообразными композиционными материалами на органоминеральной основе, минеральная часть которых состоит из микрокремнезема или его смеси с кислой золой-уноса, а органическая часть представлена суперпластификатором и нитрилотриметиленфосфоновой кислотой (стабилизатор суспензии микрокремнезема ФОК-2). Применение МБ при производстве бетонов может осуществляться по принятой на бетоносмесительных узлах схеме приема, хранения и подачи цемента в бетоносмесители и не требует специального оборудования. Применение предлагаемой добавки МБ-01 позволяет на обычных цементах, М400 и M500, и заполнителях получать бетоны с высокой прочностью в марочном и раннем возрасте, с низкой проницаемостью для воды, а также с высокой долговечностью, стойких к действию мороза, солей, щелочей и т.д.
Модификатор бетона «Эмбэлит» представляет собой порошкообразный поликомпонентный продукт на органоминеральной основе. В зависимости от марки минеральная часть модификатора может включать в себя следующие компоненты в различных сочетаниях: каолин термообработанный (метакаолин), гипс, микрокремнезем конденсированный, зола-унос. Органическая часть модификатора состоит из пластификатора I группы по ГОСТ 24211 - пластификатора СП-1 на основе сульфированных нафталин-формальдегидных поликонденсатов.
Основной эффект при производстве бетонов с применением модификатора «Эмбэлит» заключается в обеспечении высокой прочности при компенсации усадки.
При этом достигаются следующие дополнительные эффекты:
- снижение проницаемости бетонов (до марки по водонепроницаемости W20 и выше);
- повышение коррозионной стойкости и долговечности бетонов;
- расширение и самонапряжение бетонов; пластифицирующее, стабилизирующее и водоудерживающее действие на бетонные смеси;
- улучшение перекачиваемости и стабильность консистенции бетонных смесей во времени.
Также известны комплексные добавки-модификаторы марки ЦМИД. Это многокомпонентные тонкодисперсные порошкообразные смеси, готовые к использованию. Эти добавки содержат микрокремнезем, пластификатор типа СП-1, ускорители твердения и, возможно, другие добавки. Кроме добавок ЦМИД ЗАО «Научно-производственный центр материалов и добавок» выпускает сухие цементно-строительные смеси ЦМИД, предназначенные для защиты, ремонта и строительства бетонных, железобетонных и каменных конструкций, эксплуатируемых в условиях воздействия знакопеременных температур, влаги и агрессивных сред. Больше всего рекомендуется в дорожном строительстве использовать сухую строительную смесь ЦМИД-3, которая имеет высокую адгезию к старому бетону, водонепроницаемость до W20, морозостойкость марки F1600, т.е. 200 циклов для дорожных, с марочной прочностью до 60 МПа.
Для строительства московской кольцевой автодороги Новтехстрой разработал комплексную минерально-химическую добавку НБМ (серия ТФ-2), основу которой составляют также микрокремнезем и суперпластификатор, а также добавки, снижающие усадку бетона.
Конкурентоспособной минеральной добавкой для получения высокоэффективных комплексных модификаторов может быть также метакаолин. Получены модификаторы выпускаемые под торговой маркой «Геокон», основными компонентами которых являются суперпластификатор нафталинформальдегидного типа и МТК, полученный из местных каолинитовых глин.
При применении добавки «Геокон-G» на обычном портландцементе типа ЦЕМ I 32,5-42,5 и обычных заполнителях из твердых пород можно получить:
- высокопрочные (прочность на сжатие 60-80 МПа) и сверхпрочные (≥ 80 МПа) бетоны, в том числе мелкозернистые;
- бетоны с высокой ранней прочностью при твердении в естественных (нормальных) условиях (25-30 МПа в 1 сутки);
- бетоны низкой проницаемости для воды и газов;
- высокоподвижные (ОК = 22-24 см) бетонные смеси повышенной связности - нерасслаиваемости;
- бетоны повышенной морозостойкости (до F1 1000) и термостойкости (до 400 °C), марка по водонепроницаемости до W 12;
- бетоны повышенной стойкости к хлоридной агрессии, к воздействию слабых кислот, дождевой и снежной воды;
- бетоны с пониженной усадкой и ползучестью;
- бетоны с пониженной температурой саморазогрева при твердении в массивных конструкциях; бетоны без высолов на поверхности.
Следует особенно отметить разработки BASF - The Chemical Company, являющейся лидером мировой химической отрасли и разработавшей комплексные системы химических добавок для производства бетонов и изделий их них с высокими эксплуатационными свойствами как в заводских условиях, так и непосредственно на строительных площадках, а также сухие строительные смеси для ремонта бетона, проведения гидроизоляционных работ, герметизации швов, ухода за бетоном, монтажа оборудования и т.д.
На кафедре «Строительные материалы» ЮУрГУ с 80-х годов прошлого века также ведется работа по использованию активной минеральной добавки микрокремнезема совместно с суперпластификаторами СП-1, поликарбоксилатными СП, а также с комплексами водорастворимых эпоксидированных смол с СП и ускорителями или замедлителями твердения цемента и т.д. На основе этих исследований разработаны и внедрены в производство составы высокопрочных бетонов с высокими характеристиками по морозосолестойкости, водонепроницаемости и коррозионной стойкости.
