Ускорители твердения бетона

Содержание

Лекция 8. Химреагенты для регулирования свойств тампонажных растворов и камня

К параметрам тампонажных систем, количественное изменение которых часто вызывается необходимостью технологии крепления или условиями скважины, относятся: время загустевания или сроки схватывания, реологические свойства, седиментационная устойчивость – для тампонажных растворов; механическая прочность, проницаемость, коррозионная устойчивость – для тампонажного камня.

При количественном изменении одного параметра тампонажного раствора изменяются и другие параметры и в ряде случаев в нежелательном направлении. Как правило, реагенты и материалы, вводимые в тампонажные системы, оказывают комплексное воздействие и изменяют несколько параметров. Некоторые реагенты при одних условиях изменяют свойства тампонажных систем в одном направлении, а при других условиях влияние тех же реагентов может быть противоположным. Кроме того, один и тот же реагент при различных дозировках может вызывать прямо противоположное воздействие.

Все применяемые при тампонировании скважин химические реагенты по эффекту действия подразделяются на ускорители схватывания, замедлители схватывания, пластификаторы (разжижители), понизители водоотдачи, пеногасители.

Реагенты – ускорители сроков схватывания

При креплении верхней части скважин кондукторами и промежуточными колоннами большое значение придается сокращению времени ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ).

Что сделать чтобы цементный раствор застывал быстрее?

Для этой цели применяются добавки различных ускорителей, из которых в отечественной практике наибольшее распространение получили хлориды натрия и кальция, каустик (NaOH), кальцинированная сода, жидкое стекло и другие.

Наибольший интерес для использования при цементировании обсадных колонн представляют хлориды натрия и кальция, которые наряду с ускорением схватывания и твердения несколько повышают первоначальную подвижность растворов. Из этих двух реагентов более эффективным является хлористый кальций.

В последнее время наряду с неорганическими солями находят применение в качестве ускорителей схватывания и органические соединения.

Исследованиями установлено, что влияние ускорителей схватывания на качество цементного камня проявляется и после длительного хранения образцов. Причем большое значение имеет концентрация реагента – ускорителя. Так при добавке NaCl более 5% этот реагент уже замедляет скорость схватывания. В случае хлористого кальция такого эффекта не наблюдается. Хлористый кальций является наиболее сильным ускорителем схватывания и твердения.

Ускорители сроков схватывания цементных растворов, вызываемое электролитами, в основном обусловлено четырьмя факторами:

  1. коагулирующим воздействием вводимых ионов;

  2. интенсификацией растворимости минералов клинкера;

  3. образованием новых центров кристаллизации;

  4. снижением pH цементного раствора, в результате чего повышается растворимость реагирующих силикатов и алюминатов и происходит быстрое осаждение частиц.

Реагенты – замедлители сроков схватывания цементного раствора

Действие реагентов-замедлителей схватывания ЦР определяется их поверхностной активностью, т. е способностью молекул или ионов таких добавок адсорбироваться под действием меж- и внутримолекулярных сил у поверхности раздела. При этом адсорбция может иметь как физическую, так и химическую природу. При этом ПАВ изменяют течение всего процесса твердения. В первый период гидратации они повышают растворимость минералов клинкера вследствие химического диспергирования цементных зерен и пептизации частиц новообразований. При коллоидации, когда дальнейшее растворение клинкера в насыщенном растворе становится уже невозможным, ПАВ, образуя адсорбционные плёнки на поверхности частиц, замедляют дальнейший ход гидратации. На третьей же стадии твердения кристаллизация также замедляется из-за адсорбционного модифицирования новообразований.

При выборе замедлителей необходимо учитывать, что большинство из них, являясь замедлителями твердения, также влияют на реологические и фильтрационные свойства тампонажных материалов.

В качестве замедлителей схватывания и твердения используется широкий спектр реагентов: КССБ, КМЦ, ФХЛС, ПАА, СВК, хромпик, борная кислота. В последние годы наиболее широкое применение нашли фосфоновые комплексоны, которые засчёт высокой хемосорбционной способности эффективно замедляют сроки твердения при добавках от 0,01 до 0,05% от массы цемента.

При выборе замедлителей следует учитывать их совместимость с солевой средой тампонажного раствора, а также возможность потери или изменения свойств при повышении или понижении температуры (например, фосфаты, мочевина).

Регуляторы реологических свойств ТР

Их используют для увеличения или уменьшения вязкости и предельного напряжения сдвига. Это практически те же реагенты, которые используют для регулирования реологических параметров буровых растворов. При выборе регулятора реологических свойств необходимо учитывать их влияние на процесс гидратационного твердения в сторону их ускорения или замедления, а также их термостойкость.

Чаще используют реагенты – пластификаторы (разжижители) такие, как КССБ, ФХЛС, пирофосфат, мочевина, хромпик. Кроме химических реагентов в качестве регуляторов реологических свойств вместе с химреагентами используют наполнители: глины, песок и др. Оптимальное соотношение вяжущего, наполнителя и химреагента подбирается экспериментально.

Понизители водоотдачи

Это те же реагенты, которые используют для снижения показателя фильтрации буровых растворов: КМЦ, гипан, КССБ, ПАА, нитролигнин, модифицированный крахмал, поливиниловый спирт и др. Реагенты — понизители водоотдачи вводят в тампонажные растворы при цементировании продуктивных и поглощающих горизонтов.

Пеногасители

Их используют для гашения пены, которая образуется при обработке тампонажных растворов такими реагентами, как лигносульфонаты (КССБ, ФХЛС). В качестве пеногасителей используют трибутилфосфат, флотореагент-оксаль, полиметилсилоксаны и др. Оптимальная концентрация пеногасителя устанавливается опытным путём.

Вопрос. Здравствуйте! Хочу ускорить строительство дома.

Часть 1 — Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов

На данный момент времени основной тормоз строительства – время схватывания цементного раствора. Можете посоветовать, чтобы цементный раствор застывал быстрее?

Ответ. Добрый день! Радикально ускорить застывание строительных растворов без значительных капитальных затрат можно одним способом – добавить в цементные растворы химические ускорители схватывания и твердения на этапе приготовления раствора. При понижении температуры окружающего воздуха ниже 5 градусов Цельсия используют изотермический нагрев конструкции одним или несколькими способами: внутренний подогрев электродами или нагревательным кабелем, специальными нагревательными матами и специальной опалубкой.

Физический смысл действия подобных добавок заключается в активизации гидратации частичек цемента. Это приводит к активному образованию гелевых фракций, которые в свою очередь захватывают в свои образования все большее и большее количество жидкой фазы. Происходит быстрое схватывание и интенсивное твердение цементного раствора. Как утверждают производители ускорителей схватывания и твердения, добавляя их в растворы в определенной пропорции, можно получить 50% марочной прочности на сжатие уже через три часа после замешивания раствора!

Строители имеют в своем распоряжении довольно широкий спектр ускорителей твердения. В соответствии с химическими формулами их можно систематизировать в следующие группы:

  • Углекислые соли: поташ и техническая сода;
  • Сернокислые соли: натрий сернокислый, гипс, натрий тиосульфат в смеси с натрий роданидом;
  • Нитраты: азотнокислый кальций или натрий;
  • Соль аммония: мочевина (популярное азотное удобрение);
  • Соль фосфорной кислоты: тринатрийфосфат;
  • Силикаты: жидкое стекло;
  • Хлориды. Хлористые: алюминий, кальций, барий, барий, феррум или магний. Соляная кислота, хлорокись кальция и ряд других.

Самые распространенные, самые эффективные и самые дешевые ускорители твердения из числе указанных в данном списке – это хлориды и комплексные добавки на их основе. Торговые сети предлагают следующие виды ускорителей твердения: линейка добавок «Реламикс», ускоритель схватывания «Виртуоз Старт», ускоритель схватывания «UniPell», комплексная добавка «Бето-Ускоритель ®», жидкий ускоритель твердения бетона «Шатл», ускоритель твердения-пластификатор «ХИДЕТАЛ-П-7» и другие.

Упрочнители и отвердители бетона

Бетон обладает плохой устойчивостью к кислым средам, пористостью структуры, склонностью к пылеобразованию, что значительно ограничивает его применение. Для сведения к минимуму данного рода недостатков используются упрочнители бетона. Это составы, которые вводятся в раствор при устройстве фундамента с целью создания надежной, износостойкой конструкции, способной противостоять любым нагрузкам.

Применяется как экономичный вариант для обустройства внутренних и наружных площадок складов, цехов, торговых центров, других мест, где планируется повышенная транспортная нагрузка.

Основное назначение

  • Упрочнение поверхности стяжки.

    Химическая добавка для ускорения твердения цемента

    Материал увеличивает твердость пола в несколько раз, делает его более стойким к износу, позволяет выдерживать повышенные нагрузки.

  • Герметизация пола. Защищает поверхность от разрушительного действия влажности, химических веществ.
  • Обеспыливание. Направленно связывает соли, которые находятся в бетонной смеси, предотвращая образование пыли.
  • Защита бетона, когда он только начинает набирать прочность.
  • Снижение трещинообразования.

Классификация

На отечественном рынке представлены виды:

1. Сухие упрочнители для бетонного пола (топпинги).

В их состав входят определенные сорта цемента, абразивостойкие наполнители. Некоторые фирмы добавляют активные химические добавки. Данный вид сырья затирают в только уложенный бетон, на поверхности которого образуется твердое, износоустойчивое покрытие. Цена таких упрочнителей намного ниже остальных.

2. Упрочняющая пропитка для бетонного пола.

В их состав входят водный или дисперсный раствор определенных солей и оксидов. Они задействуют балластную фракцию цемента в бетоне, повышают его прочностные характеристики, снижают влагопоглощение.

3. Составы на основе эпоксидных систем.

Принцип действия основан на проникновении в структуру бетона, после чего эпоксидные соединения полимеризуются и образуют бетонный пол с упрочненным верхним слоем.

4. Составы на основе полиуретанов.

Действуют аналогично предыдущим, однако характеризуются пониженной прочностью на сжатие.

5 . Другие.

К ним относятся жидкая пропитка на основе кремнийорганических соединений (силанов и силоксанов) и водные дисперсионные растворы акриловых полимеров.

Топпинг со временем стирается, что напрямую зависит от высоты упрочнительного слоя и его крепости. Поэтому, если нужны упрочненные бетонные полы, которые будут испытывать сверхжесткие нагрузки, желательно выбрать смесь с самыми лучшими характеристиками и предусмотреть увеличение ее расхода.

Производители и стоимость

На российском рынке стройматериалов представлены как отечественные, так и зарубежные марки. Самыми известными производителями упрочнителей считаются Sika (Швейцария), Durocem (Италия), Basf (Германия), AB lindec (Швеция), Bautech (Польша), Ингри, СMT (Россия).

В таблице приведены наиболее популярные у строителей марки топпингов, основное отличие которых заключается в составе и принципе действия.

Наименование уппрочнителя для бетона Страна-производитель Наполнитель Цена за упаковку, рубли
Multitop Enduro МТ300 Польша Корунд 26,6 – 33
Dimix Floormix FT-2 Россия Корунд 24,1 – 28
Mastertop 450 Россия Корунд 30,3 – 36,4
Dimix Floormix FT-1 Россия Кварц 15,5 – 18
Mastertop 100 Россия Кварц 20,3 – 23
Duroquartz Италия Кварц 31
Bautop Enduro Польша Металл 36,5 – 45

Главная  »  Стройматериалы  »

Ускоритель твердения бетона: применение, принцип действия, производители

В сфере строительства при выполнении бетонирования конструкции особым спросом пользуются добавки для быстрого твердения бетона. Они повышают прочностные характеристики материала, что позволяет сократить длительность его выдержки и ускорить весь процесс строительства в целом. Использование специальных ускорителей — это эффективный технологический прием, при помощи которого можно уменьшить себестоимость строительного материала и повысить экономико-техническое ведение деятельности организации.

Условия для применения ускорителей

Добавки для быстрого твердения бетона целесообразно применять в следующих случаях:

  1. При осуществлении работ зимой, когда наблюдается понижение температурного режима до 0 градусов. А если на улице мороз, то влага замерзает. Добиться полноценного затвердения бетона можно, если производить прогрев бетона, а применение ускорителей уменьшает сроки прогрева, снижают затраты на энергоносители.
  2. При обустройстве ранней опалубки, когда важны сроки оборачиваемости оснастки.
  3. Для возможности осуществления строительных работ до того, как пройдет 4 недели, необходимых для твердения бетонной смеси.
  4. При производстве ЖБИ в большом количестве. Применения добавок позволит задействовать меньшее количество форм и быстро производить партии качественной продукции.
  5. Для оптимизации пластических характеристик раствора и прочности бетона, прошедшего твердение.

Принцип действия добавок

Функционирование представленных составов для затвердевания бетона основано на активизированной химической реакции цемента с водой с формированием кристаллогидратов. В процессе реакции максимально быстро образуются гели, забирающие в свои ячейки влагу в большом количестве.

Влияние ускорителей, участвующих в реакциях обмена, является неоднообразным. Под их действием увеличивается поверхностная площадь искусственного камня и уменьшается средний пористый размер. Благодаря развитию строения микропор повышается быстрота связывания воды. Достигается это в результате самопроизвольного процесса увеличения концентрации растворенного вещества. Объем связанной влаги под действием добавки возрастает до 1.3 раза, в зависимости от концентрации и типа используемого состава.

Согласно проводимым проверкам было установлено, что ускорители твердения положительно воздействуют на строение искусственного камня на каждом из его уровней. Количество микропор повышается, а макропор — уменьшается по причине изменения общей пористости бетона.

Отечественные добавки твердения бетона

Существуют следующие добавки отечественного производства:

  1. Форт УП-2. Продукт комплексного типа. При его использовании прочностные показатели повышаются на 30-70% от нормы в течение первых суток в растворах цемента с различной степенью подвижности. Состав продается в виде сухого порошка коричневого окраса. В его составе лежат натриевые соли, которые вводятся после предварительного затворения смеси водой. При внесении Форт УП-2 можно уменьшить расход вяжущего на 8-12% и повысить итоговую прочность конструкции на 10%. Применять этот порошок можно не только для затвердения стандартных строительных смесей, но и для легких и ячеистых бетонов.
  2. Асилин-12. Состав продается в виде раствора жидкой консистенции. Применяют при изготовлении пеноблоков. Раствор добавляют в бетонную смесь, когда температурные показатели воздуха выше +25 градусов тепла или ниже 10 градусов.
  3. Хлористый кальций.

    Ускорители и замедлители схватывания и твердения цементных сухих строительных смесей

    Этот состав разработан для ускоренного затвердевания бетона и улучшения его стойкости к износу. Хлористый кальций изымает влагу из окружающей среды и удерживает ее в бетонной смеси.

  4. Конкрит-Ф. В основе средства хлористый кальций, который в значительной степени сокращает период затвердевания. К достоинствам Конкрита-Ф стоит отнести повышение износостойкости, стойкости к низким температурам и ускоренную эвакуацию заливаемых элементов из форм и опалубки. Порошок полностью растворим в воде и добавляется при затворении сухих составов. Использовать Конкрит-Ф можно при изготовлении бетонной смеси для производства тротуарной плитки. Полученные изделия не имеют сколов и пустот, а процесс их изготовления происходит намного быстрее.
  5. Релаксор. Это суперпластификатор, который производят в виде порошка, пасты или раствора. Средство комбинированного действия, а применяют его для быстрого схватывания и увеличения прочностных показателей бетона. Не менее эффективен Релаксор в качестве добавки, противостоящей низким температурам. Рекомендован к применению при заливке бетонным раствором монолитных конструкций. Так как твердение бетона происходит быстро, то уже через 24 часа можно снимать опалубку. Если состав применять в сочетании с электропрогревом, то длительность затвердевания сокращается на 3-6 часов. При введении добавки снижается расход цемента до 30%.
  6. Реламикс. Эта линейка препаратов включает 8 марок с различным составом и целевым предназначением. Все виды комплексные, обеспечивают высокие прочностные показатели на ранних сроках схватывания. Также они повышают водонепроницаемость бетонной конструкции и ее стойкость к отрицательным средам и подвижность. Получить максимальный эффект от применения можно при изготовлении высококлассных растворов. Основные достоинства добавки: экономичный расход, стандартная доза не выше 1%.

Ускорители иностранных производителей

Зарубежные изготовители предлагают следующий ассортимент добавок:

  1. Addiment BE2. Продукт немецкого производства, который относится к категории сверхмощных. Используется для бетонного торкретирования и ремонтных работ. Изготовлен в виде порошка 2.0-4.5%.
  2. Addiment BE5. Этот ускоритель используется для бетонных смесей и при проведении строительных работ зимой. Изготовлен в виде порошка — 1.0-2.1%.
  3. Addiment BE6. Добавляется в раствор, используемый чаще для выполнения ремонтных работ.
  4. Cementol Omega P. Изготавливается в Словении. Задействуют для бетонной смеси и раствора. Дозировка составляет 1.0-2.5%.
  5. Tiksocret P. Особенность добавки в быстром схватывании бетонного раствора. Представляет из себя порошок, дозировка — 2.0-4.0%.
  6. Лития карбонат. Итальянский ускоритель, который активно задействуют в создании бетонной смеси и раствора на основе высокого алюминатного цемента.

Существует очень широкий ассортимент добавок, позволяющих ускорить твердение бетонной смеси и повысить прочностные характеристики. Выбирать их необходимо с учетом погодных условий, а также материала, используемого для бетонного раствора.

Любое строительство состоит из этапов, которые могут отстоять друг от друга по времени.

Основное время ожидания приходится на затвердевание плотного бетона М 450, которое может занять несколько недель.

Но эти потери времени неизбежны, ведь только хорошо застывший, набравший твердость бетон сможет стать хорошей, устойчивой основой для стен нового дома или другого строительства.

Процесс затвердевания бетона

В процессе затвердевания бетона происходит диффузия, взаимопроникновение молекул воды и бетонной смеси. Входящие в состав бетона минералы постепенно превращаются в обладающие высокой прочностью гидросиликаты калия.

Эта химическая реакция и занимает значительное время. В некоторых случаях процесс полного затвердевания может длиться более года.

Строителей такие сроки не устраивают, поэтому были выработаны рекомендации по контрольным срокам, после которых фундамент уже может выдержать расчетную нагрузку.

Так называемая «марочная крепость на сжатие» достигается при определенных условиях температуры и влажности. При высоких температурах процесс застывания происходит быстрее, при низких он замедляется, при минусовых может и остановиться.

Оптимальные параметры застывания практичного бетона М300 и других марок следующие:

  • Температура воздуха – от 20 до 30 градусов Цельсия;
  • Влажность воздуха – не ниже 90%.

Лабораторные испытания показали, что 70% своей крепости бетон набирает в первую неделю после того, как он был залит.

Марочную крепость он обычно приобретает за 28 дней. Надо учитывать, что твердение различных разновидностей бетона происходит и за пределами срока достижения марочной крепости.

Так как влажность и температура окружающей среды не всегда бывает однородно благоприятной, даже в летний период, и застывание могло не уложиться в расчетные сроки, лучше немного передержать бетон и начинать новый этап строительства через 30-35 дней после заливки.

Существуют и ситуации, когда затвердевание бетона должно продолжаться не менее 3-х месяцев.

Это связано с ситуациями, когда бетонная конструкция должна длительное время взаимодействовать с водой. Это может быть и основание бассейна, и гидротехническое сооружение.

Ускоритель твердения и схватывания бетона

Сохранение влажности бетона

Для качественного затвердевания соотношение воды и бетона в смеси должно быть стабильным. Но вода испаряется.

Для сохранения ее содержания жидкий дорожный бетон необходимо постоянно увлажнять, например, поливать водой. Также необходимо укрывать его от солнца листами рубероида или полиэтиленовой пленкой.

Если воды не хватает, то при усадке бетона возможно появление трещин, ухудшающих качество конструкции.

В холодное время года содержащаяся в бетонной смести вода просто замерзает. Затвердевания не происходит. Поэтому в частном домостроении бетонные работы лучше проводить только в летний период.

А вот в коммерческом строительстве бетон в холода подогревают, поэтому все процессы происходят в штатном режиме.

Ускорение затвердевания бетона

Современные технологии могут ускорить процесс созревания бетона в десятки раз. Для этого используется или автоклавная обработка, иначе называемая запарка бетонной плиты.

Помещенная в автоклав бетонная плита обрабатывается паром при высоком давлении.

Такая обработка в течение 15 часов позволяет достичь крепости бетона сравнимой с той, которая могла быть достигнута в течение года обычного застывания.

Используют и химические способы. В замешанную бетонную смесь М 150 добавляют или сульфат натрия, или азотную кислоту.

Процентное содержание ускорителей не должно превышать 3-4%. Производители выпускают и цементные смеси, уже содержащие добавки для ускорения застывания.

Средний срок затвердевания такой смеси составляет две недели.

Возврат к списку

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *