При відхиленні інертних від показників ГОСТ для поліпшення якості дорожніх будматеріалів, що виробляються (тротуарної плитки, бордюрів), можливе використання пластифікаторів.

Ефективність застосування пластифікатора 

Застосування пластифікатора при виробництві будматеріалів дозволяє досягти таких показників:

• збільшити рухливість суміші від П1 до П5
• знизити водопотребу при замішуванні в’язкої речовини на 20 – 25%
• збільшити кінцеві характеристики міцності на 25% і більше (у рівнорухомих сумішах)
• в 1.5 – 1.6 рази збільшити зчеплення бетону із заставною арматурою та металовиробами
• отримати бетони з підвищеною вологонепроникністю, тріщиностійкістю, морозостійкістю (350 циклів)
• знизити витрату цементу до 25%.

У таблиці показано вплив суперпластифікатора на рухливість бетонної суміші та міцність бетону. 

Розріджуючий ефект від застосування пластифікатора при виробництві переднапружених конструкцій використовується для полегшення укладання, виключення “хибного” схоплювання, збільшення термінів зберігання бетонної суміші. При цьому має місце підвищення міцності та самонапруги на 10-20%, морозостійкості бетону – на 20-25%, а також водо- та газонепроникності. Розріджуючий ефект суперпластифікатора доцільно використовувати при бетонуванні тонкостінних густоармованих, конструкцій, що вертикально формуються, конструкцій складної конфігурації, монолітних підлог, доріг і т.д.

У пористих бетонах ефективність суперпластифікатора має місце при застосуванні як в’яжучого портландцементів і меншою мірою – змішаного в’яжучого (портландцемент + вапно), а як кремнеземистого компонента – тонкомолотого кварцового піску.

Введення в бетонну суміш пластифікатора сприяє підвищенню характеристик міцності бетону, що важливо для отримання високоміцних бетонів, збільшення випуску продукції, економії цементу, скорочення термінів передачі напруги з арматури на бетон і т.д. 

У таблиці наведено орієнтовні величини зниження витрати цементу в бетонах різних марок під час використання суперпластифікатора.

У технології виготовлення високоміцних бетонів пластифікатор доцільно застосовувати:

• з метою застосування портландцементів марки 500 (у ряді випадків є можливість отримання бетонів марки М600 на портландцементі та шлакопортландцементі марки 400)
• при використанні високомарочних цементів (марок 550 та 600) – з метою зниження їх витрати
• з метою заміни великого міцного заповнювача на менш міцний. 

При застосуванні суперпластифікатора можливе отримання високоміцних бетонів, що виготовляються з високорухливих та литих бетонних сумішей.

У бетонах для транспортних споруд рекомендується застосовувати пластифікатор за дотримання вимог нормативних документів та відомчих рекомендації щодо виробництва бетонних робіт у транспортному будівництві.

Пластифікатор рекомендується застосовувати в бетонних конструкціях з витратами цементу від 450 до 600 кг/м та вводити до складу бетонної суміші з метою:

• розрідження бетонної суміші без зниження міцності у всі терміни твердіння
• підвищення міцності бетону при стисканні, осьовому розтягуванні і розтягуванні при згині без збільшення витрати цементу
• додаткового підвищення водонепроникності та морозостійкості
• забезпечення проектної міцності на стиск із зменшеною витратою цементу.

При приготуванні легких конструкційних бетонів марок М7.5 – М200 пластифікатор рекомендується застосовувати в цілях:

• підвищення рухливості бетонної суміші
• підвищення міцності бетону
• зниження витрати цементу. 

Суперпластифікатор може застосовуватися при виготовленні конструкційно-теплоізоляційних легких бетонів марок М35 – М100 одночасно з повітровтягуючими добавками з метою зменшення водовмісту бетонної суміші при оптимальній жорсткості (5 – 10 см) і відпускної вологості бетону, приготовленого на водопотребних дрібних заповнювачах (золе) спученому перлітовому піску та ін.). 

При виготовленні виробів із пористого бетону рекомендується застосовувати комплексну добавку, що складається із суперпластифікатора та лужного компонента.

Проектування та підбір складу бетону 

Підбір складу бетону з пластифікатором полягає у коригуванні робочого складу бетону без добавки з урахуванням цілей застосування суперпластифікатора.

Досвідчені заміси бетону з пластифікатором повинні готуватись на тих же заповнювачах та цементі, які прийняті при розрахунку складу бетону без добавки. 

Підбір складу бетону слід проводити відповідно до ГОСТ 27006 будь-яким загальноприйнятим методом, що задовольняє вимоги проекту з міцності, рухливості або жорсткості суміші, обсягів залученого повітря або інших показників, з подальшим коригуванням їх за рахунок зменшення витрати води та призначення оптимальної кількості добавки.

Підбір складу бетону із суперпластифікатором слід проводити у лабораторних умовах на сухих заповнювачах, при цьому слід враховувати воду, що входить до складу пластифікатора. При розшаруванні бетонної суміші із суперпластифікатором слід збільшити вміст дрібного заповнювача приблизно на 10%. Приготування всіх дослідних замісів виготовляють у лабораторному змішувачі з обов’язковим визначенням щільності свіжоукладеної суміші та уточненням фактичної витрати матеріалів на 1 м бетону.

Усі підібрані у лабораторії склади бетонів та режими теплової обробки виробів та конструкцій слід відкоригувати у виробничих умовах.

При застосуванні суперпластифікатора для покращення технології та якості легкого бетону на діючому виробництві за основу приймають виробничий склад та здійснюють його коригування залежно від цілей введення добавки з урахуванням наступних положень:

а) при виготовленні конструкцій та виробів з легких бетонів, у формах за потоково-агрегатною або конвеєрною технологією, рухливість пластифікованої легкообетонної суміші не повинна, як правило, перевищувати 9 см, а при стендовій технології – 15 см. При виготовленні виробів вертикально-касетним способом , а також об’ємних елементів рухливість суміші може бути підвищена до 15-17 см і більше. При коригуванні складів високорухомих сумішей в першу чергу повинні вживатися заходи, що виключають розшарування легкообетонної суміші при формуванні складу: для великого заповнювача слід віддавати перевагу фракції 5-10 мм із щільністю зерна, близькою до густини бетону. Наявність пористого піску є обов’язковою;

б) при обмеженому ступені пластифікації витрата води та цементу у складі бетону з суперпластифікатором зменшують при переході від ОК = 1 – 4 см (без добавки) до ОК = 5 – 9 см на 10%, а до ОК = 10 – 15 см – на 5%; 

в) при введенні пластифікатора з метою економії цементу перераховують склади бетону із зменшеними на 20% витратами води та цементу, визначають необхідне дозування суперпластифікатора та уточнюють витрату цементу; 

г) при введенні пластифікатора з метою підвищення міцності легкого конструкційного бетону перераховують склади бетону зі зменшеною на 20% витратою води і далі визначають необхідне дозування добавки та уточнюють витрату цементу, що забезпечує необхідну підвищену міцність відповідно до методики, викладеної вище. 

При застосуванні суперпластифікатора для виготовлення виробів з конструкційно-теплоізоляційних легких бетонів у горизонтальних формах рухливість легкообетонної суміші не повинна перевищувати 1 – 4 см. Зменшення водозмісту, що викликає підвищення щільності бетону, повинно компенсуватися збільшенням об’єму залученого повітря з відповідним підвищенням витрати повітрозтягуючої або повертає. Витрати інших компонентів, щільність і міцність бетону при цьому не змінюються.

Приготування водного розчину добавки для бетону

Суперпластифікатор вводиться у бетонну суміш у вигляді водного розчину робочої концентрації. Робоча концентрація застосовуваного розчину вибирається споживачем виходячи з вимог технології, умов застосування та зручності використання. 

Готувати розчин добавки для бетора бажано при позитивній температурі навколишнього середовища ретельно очищених і промитих ємностях, захищених від потрапляння опадів. Розчин слід проводити при перемішуванні до отримання однорідного продукту.

Після тривалого зберігання розчин добавки перед застосуванням рекомендується перемішати.

У таблиці наведено залежність густини водного розчину пластифікатора від відсоткового вмісту сухої речовини. 

Приклад розрахунку 

Приготуємо 35% розчин суперпластифікатора робочої концентрації. За паспортом – сертифікатом або досвідченим шляхом встановлюється вміст вологи в сухому суперпластифікаторі. Припустимо, що волога в сухому продукті становить W = 8%. За таблицею 4 маса добавки для приготування розчину складе 38.04 грами на 100 г розчину. Отже, для приготування 100 кг розчину добавки робочої концентрації потрібно 38.04 кг сухої добавки та 61.96 кг (або літрів) води. 

Приклад розрахунку кількості добавки, що вводиться в бетонну суміш. Припустимо, що кількість добавки, що вводиться в бетонну суміш, становить 0.5%. 

Витрата добавки на 100 кг цементу:

100 кг – 100%

X кг – 0.5% 

X=100*0,5%/100%= 0,5 кг абсолютно сухого суперпластифікатора.

Добавка вводиться як розчину робочої концентрації (у цьому прикладі – 35%).

Тоді:

   0,5 кг – 35%

   X кг – 100% 

   X=100%*0,5/35%=1,429 кг розчину робочої концентрації з розрахунку 100 кг цементу. 

Якщо дозування робочого розчину добавки здійснюється у літрах, а не в кілограмах, то:

   V=m/d, 

де: m – маса робочого розчину добавки у кг; d – густина 35% розчину добавки робочої концентрації г/см. (Див. табл. 4).

V =1,429/1,185=1,206 л домішки на 100 кг цементу. 

Якщо на 1 м. витрачається, наприклад, 360 кг цементу, то при дозуванні 0,5% добавки одержуємо робочий розчин суперпластифікатора:

   1,206 • 3,6 = 4,342 л (на 360 кг цемента). 

Якщо дозування відбувається у кілограмах, то:

   1,429 • 3,6 = 5,144 кг (на 360 кг цемента).

Контроль якості бетонних сумішей та виробів з бетону з суперпластифікатором. 

При застосуванні суперпластифікатора у технології бетонів контроль за виробництвом слід здійснювати на наступних етапах робіт:

• при приготуванні (для приготування бетонної суміші з суперпластифікатором допускається застосування всіх видів бетонозмішувачів за умови забезпечення рівномірності перемішування відповідно до ГОСТ 7473-85)
• при транспортуванні (транспортування високорухомих та литих бетонних сумішей (ОК понад 15 см) до постів формування повинно здійснюватися пристроями, конструкція яких не допускає витоку цементного молока та унеможливлює розшаровування суміші, кількість перевантажень має бути мінімальною)
• при укладанні бетонних сумішей
• при твердінні бетонів. 

При приготуванні бетонної суміші слід контролювати тривалість її перемішування, температуру, рухливість. Випробування бетонної суміші слід проводити через 15 хвилин після відбору проби за ГОСТ 27006-86 “Бетони. Правила підбору складу”. 

При твердінні бетонів слід контролювати обраний температурно-вологісний режим, а в затверділому бетоні – його міцність (у контрольних кубах і при необхідності у виробах) та інші необхідні показники.

Зберігання та дозування пластифікатора

Рекомендоване дозування пластифікатора становить 0.3 – 1.5% від маси в’яжучого у перерахунку на суху речовину.

Введення суперпластифікатора до складу бетонної суміші рекомендується проводити одночасно з першими порціями води замішування. При виробництві бетону слід забезпечувати рівномірність розподілу добавки відповідно до нормативних вимог.

Дозування добавки для бетону повинно здійснюватись з точністю ±2% від її розрахункової кількості.

Пластифікатор у вигляді водного розчину слід зберігати в ємностях, захищених від попадання опадів при позитивній температурі.

Сухий продукт слід зберігати у сухому приміщенні при температурі не вище 35°С.

Гарантійний термін зберігання суперпластифікатора:

• у сухому вигляді – протягом 1 року
• у рідкому вигляді – шість місяців з моменту виготовлення. 

Після закінчення гарантійного терміну добавка повинна бути випробувана за всіма нормованими показниками якості та, у разі відповідності вимогам діючих ТУ, може бути використана у виробництві.

Вимоги безпеки під час роботи з добавкою 

Суперпластифікатор є речовиною помірно небезпечною та відноситься до 3 класу небезпеки за ГОСТ 12.1.007. При зберіганні не виділяє шкідливих речовин чи пари. Введення добавки в бетонну суміш не змінює токсиколого-гігієнічних характеристик бетону. затверділий бетон із добавкою в повітряне середовище токсичних речовин не виділяє. 

У відділеннях приготування розчинів добавок та бетонних сумішей необхідно передбачати припливно-витяжну вентиляцію. 

У приміщенні, де проводяться роботи з порошкоподібним пластифікатором, не рекомендується користуватися відкритим вогнем, у тому числі не рекомендується виконувати електрозварювальні роботи. 

Пластифікатор може мати подразнюючу дію на слизові оболонки органів зору та дихання та незахищену шкіру. При роботі з суперпластифікатором слід застосовувати засоби індивідуального захисту за ГОСТ 12.4.103 та ГОСТ 12.4.011. Робітники, зайняті приготуванням розчинів добавки, повинні бути забезпечені залежно від характеру роботи, що виконується, спеціальним одягом, взуттям та засобами захисту рук, органів зору та дихання.