¿Qué aditivos se deben agregar al concreto para aumentar su resistencia?
Los aditivos para hormigón se refieren a sustancias que pueden mejorar significativamente las propiedades del hormigón durante su mezclado. La dosificación generalmente no supera el 5% de la masa de cemento. Debido a la mejora de las propiedades del hormigón mediante aditivos, su proporción de aplicación en ingeniería está aumentando. En muchos países, el hormigón mezclado con aditivos representa entre el 60% y el 90% del hormigón total. Por lo tanto, los aditivos se convierten gradualmente en el quinto componente del hormigón.
1. Clasificación de los aditivos
Existen muchos tipos de aditivos para el hormigón. Según la clasificación, denominación y definición de los aditivos para hormigón, los aditivos para hormigón se dividen en cuatro categorías según sus funciones principales:
1. Aditivos para mejorar la trabajabilidad: agente reductor de agua, agente de bombeo, agente de arrastre de aire.
2. Aditivos para ajustar el tiempo de fraguado y endurecimiento: retardador, agente de resistencia temprana, agente acelerador.
3. Aditivos para mejorar la durabilidad: agentes antioxidantes, impermeabilizantes y incorporadores de aire.
4. Aditivos para mejorar otras propiedades: incorporadores de aire, colorantes, agentes de expansión y anticongelantes.
2. Agente reductor de agua
El agente reductor de agua se refiere a aditivos que pueden reducir significativamente la cantidad de agua de mezclado cuando el asentamiento del concreto permanece básicamente sin cambios.
(1) Mecanismo de acción del agente reductor de agua
El agente reductor de agua es una sustancia tensioactiva cuyas moléculas están compuestas por grupos hidrófilos y grupos hidrófobos. Cuando el cemento se mezcla con agua, la lechada de cemento forma una estructura de floculación, envolviendo parte del agua mezclada y reduciendo la fluidez. El mecanismo de acción del agente reductor de agua se manifiesta en los siguientes tres aspectos:
(1) Su grupo hidrófobo se adsorbe direccionalmente en la superficie de las partículas de cemento y su grupo hidrófilo apunta a la solución acuosa. haciendo que la superficie de las partículas de cemento tenga la misma carga. La fuerza repulsiva separa las partículas de cemento, libera agua libre con una estructura de floculación y aumenta la fluidez;
(2) El grupo hidrófilo absorbe una gran cantidad de. moléculas de agua polares y aumenta el espesor de la película de agua solvatada en la superficie de las partículas de cemento. Desempeña un papel lubricante y mejora la trabajabilidad;
(3) El agente reductor de agua reduce la tensión superficial, haciendo. facilita que las partículas de cemento se humedezcan e hidraten más completamente, mejorando así la resistencia del hormigón.
Diagrama esquemático de la estructura de floculación de la lechada de cemento y la función del agente reductor de agua.
(2) Efectos técnicos y económicos del agente reductor de agua
1. Cuando el consumo de agua y la relación agua-cemento son constantes, el asentamiento del hormigón puede aumentar entre 100 y 200 mm sin afectar la resistencia del hormigón.
2. Mejorar la resistencia del hormigón. Manteniendo sin cambios la fluidez y la dosis de cemento, el consumo de agua de mezclado se puede reducir entre un 10% y un 15%, reduciendo así la relación agua-cemento y aumentando la resistencia del hormigón entre un 15% y un 20%.
3. Ahorra cemento. Manteniendo sin cambios la fluidez y la relación agua-cemento, se puede reducir el consumo de agua de mezcla y, en consecuencia, el consumo de cemento.
4. Mejorar la durabilidad del hormigón.
(3) Tipos de agentes reductores de agua
Basados en componentes químicos, incluyen principalmente resinas solubles en agua a base de lignina, a base de naftaleno, melazas y compuestos reductores de agua. agentes.
1. Agente reductor de agua de lignina
Incluyendo lignosulfonato de calcio (lignosulfonato), lignosulfonato de sodio (lignosulfonato), lignina sulfonato de magnesio (lignosulfonato), etc. Entre ellos, el superplastificante de calcio para madera se utiliza ampliamente.
El superplastificante de lignina cálcica es un producto marrón elaborado a partir del líquido residual de la pulpa al sulfito que queda del proceso de producción de pulpa o pulpa de fibra, neutralizado con lechada de cal, fermentado biológicamente para eliminar el azúcar, evaporado y concentrado, y secado por aspersión. Polvo amarillo.
La dosis adecuada de superplastificante de calcio para madera es generalmente del 0,2% al 0,3% de la masa de cemento. La tasa de reducción de agua es del 10% al 15% y la resistencia a la compresión 28d del hormigón aumenta del 10% al 20%. Si no se reduce el consumo de agua, el asentamiento del hormigón puede aumentar entre 80 y 100 mm; si la resistencia a la compresión y el asentamiento del hormigón permanecen sin cambios, el consumo de cemento se puede ahorrar aproximadamente un 10%. El superplastificante de calcio para madera tiene un efecto retardante sobre el concreto. El efecto retardante es más evidente cuando la dosis es excesiva o a bajas temperaturas. También puede reducir la resistencia del concreto, por lo que se debe prestar atención al usarlo.
El superplastificante de calcio para madera se puede utilizar en proyectos de hormigón en general, especialmente en vertidos de gran volumen, construcción de encofrados deslizantes, hormigón bombeado y construcción de verano. El superplastificante de calcio para madera no debe usarse solo durante la construcción en invierno. Cuando la temperatura más baja del día es inferior a 5 ℃, se debe utilizar un agente de resistencia temprana o anticongelante. El concreto curado con vapor y el concreto pretensado no deben usar solo un agente reductor de agua de madera y calcio para evitar que la superficie del concreto se afloje después del curado con vapor.
2. Agente reductor de agua de sulfonato de naftaleno
El agente reductor de agua a base de naftaleno se produce mediante sulfonación y retracción con metanol de naftaleno u homólogos de naftaleno. En la actualidad, mi país produce principalmente NNO, NF, FDN, UNF, MF, Jianyi y otros agentes reductores de agua, la mayoría de los cuales son agentes reductores de agua que no incorporan aire.
La dosis adecuada de agente reductor de agua a base de naftaleno es del 0,5 % al 1,0 % de la masa de cemento, la tasa de reducción de agua es del 10 % al 25 % y se aumenta la resistencia del hormigón a los 28 días. en más del 20%. El agente reductor de agua a base de naftaleno tiene buenos efectos reductores y de refuerzo de agua y tiene una gran adaptabilidad a diferentes tipos de cemento. Adecuado para preparar concreto de resistencia temprana, alta resistencia, curado fluido y con vapor.
3. Agente reductor de agua de resina soluble en agua
Este agente reductor de agua está hecho de algunas resinas solubles en agua, como resina de melamina, resina de cumarón, etc. Este agente reductor de agua tiene un efecto reforzante significativo y es un agente reductor de agua de alta eficiencia. Nuestros productos incluyen agente reductor de agua de resina SM.
La dosis del agente reductor de agua SM es del 0,5 % al 2,0 % de la masa de cemento, la tasa de reducción de agua es del 15 % al 27 % y la resistencia 3D del hormigón aumenta del 30 % al 100 %. , y la fuerza 28d aumenta entre un 20% y un 30%. El agente reductor de agua SM es adecuado para preparar hormigón de alta resistencia, hormigón de resistencia temprana, hormigón fluido y hormigón curado con vapor.
3. Agente de resistencia temprana
El agente de resistencia temprana es un aditivo que acelera el desarrollo de la resistencia temprana del concreto y no tiene un impacto obvio en la resistencia posterior. El agente de resistencia temprana puede acelerar el proceso de endurecimiento del hormigón a temperatura normal, baja y negativa (no menos de -5 ℃), y se utiliza principalmente en proyectos de construcción de invierno y reparaciones de emergencia. Los primeros agentes de resistencia incluyen principalmente sales inorgánicas (sales de cloruro y fosfatos), aminas orgánicas y compuestos orgánicos-inorgánicos.
1. Agente de resistencia temprana de sal de cloruro
El agente de resistencia temprana de sal de cloruro incluye principalmente cloruro de calcio, cloruro de potasio, cloruro de aluminio y cloruro férrico, entre los cuales la aplicación de cloruro de calcio es la más extensa. . El cloruro de calcio es un polvo blanco y su dosis adecuada es del 0,5% al 1,0% de la calidad del cemento, lo que puede aumentar la resistencia 3d del hormigón entre un 50% y un 10% y la resistencia 7d entre un 20% y un 40%. Al mismo tiempo, puede reducir el punto de congelación del agua en el hormigón y evitar la congelación prematura del hormigón.
La mayor desventaja de utilizar cloruro de calcio como agente de resistencia inicial es que contiene iones Cl-, que corroerán las barras de acero y provocarán que el hormigón se agriete. Para inhibir el efecto corrosivo del cloruro de calcio en las barras de acero, a menudo se utiliza cloruro de calcio en combinación con el inhibidor de oxidación nitrito de sodio.
2. Agente de resistencia temprana de sulfato
Los agentes de resistencia temprana de sulfato incluyen principalmente sulfato de sodio, tiosulfato de calcio, sulfato de aluminio y sulfato de potasio y aluminio, entre los cuales se usa ampliamente el sulfato de sodio. El sulfato de sodio es un polvo blanco y la dosis general es del 0,5% al 2,0%. Cuando la dosis es del 1% al 1,5%, el tiempo para que el hormigón alcance el 70% de la resistencia de diseño se puede acortar aproximadamente a la mitad.
El sulfato de sodio no tiene efecto corrosivo sobre las barras de acero y es adecuado para hormigones que no permiten la adición de sales de cloro. Sin embargo, debido a la reacción con el hidróxido de calcio para formar un NaOH alcalino fuerte, para evitar la reacción álcali-agregado, el sulfato de sodio está estrictamente prohibido en el concreto que contiene agregados activos. Tenga cuidado de no agregar demasiado para evitar expansión posterior, agrietamiento. y daños al concreto, y evita que la superficie del concreto se "congele".
3. Agentes de fortalecimiento temprano de aminas orgánicas
Los principales agentes de fortalecimiento temprano de aminas orgánicas incluyen la trietanolamina y la triisopropanolamina, entre las cuales la trietanolamina es el mejor agente de fortalecimiento temprano.
La trietanolamina es un líquido aceitoso incoloro o ligeramente amarillo, alcalino y soluble en agua. La dosis es del 0,02% al 0,05% de la masa de cemento, lo que puede mejorar la resistencia inicial del hormigón. La trietanolamina tiene un ligero efecto retardante sobre el concreto. Una dosis excesiva causará un retraso grave del concreto y reducirá su resistencia. La dosis debe controlarse estrictamente.
4. Retardador
El retardador es un aditivo que puede retrasar el tiempo de fraguado del hormigón y no tiene ningún efecto adverso sobre el desarrollo posterior de la resistencia del hormigón. Hay cuatro tipos principales de retardadores: azúcares, como la melaza; y lignosulfonatos, como el lignosulfonato de calcio y el lignosulfonato de sodio. Los retardadores comúnmente utilizados incluyen lignosulfonato y melaza, entre los cuales la melaza tiene el mejor efecto retardante.
El retardador tiene las funciones de retardar, reducir el agua, reducir el calor de hidratación y fortalecer, y no tiene efecto corrosivo sobre las barras de acero. Es principalmente adecuado para grandes volúmenes de hormigón y hormigón construido en climas cálidos, así como para hormigón que necesita estar estacionado durante mucho tiempo o transportarse a largas distancias.
Verbo (abreviatura de verbo) agente inclusor de aire
Agente inclusor de aire se refiere a la introducción de una gran cantidad de pequeñas burbujas distribuidas uniformemente durante el proceso de mezclado del concreto, reduciendo así la Secreción de la mezcla de hormigón. Aditivo que mejora la trabajabilidad y aumenta significativamente la resistencia a las heladas y la durabilidad del hormigón endurecido. Los agentes inclusores de aire utilizados actualmente incluyen polímero térmico de colofonia, jabón de colofonia, sulfonato de alquilbenceno, etc. Debido a la presencia de una gran cantidad de burbujas pequeñas, cerradas y distribuidas uniformemente, algunas propiedades del hormigón mejoran o cambian significativamente.
1. Mejorar la trabajabilidad de las mezclas de hormigón.
2. Mejorar significativamente la impermeabilidad y la resistencia a las heladas del hormigón.
3. Reducir la resistencia del hormigón. Cuando el contenido de aire del hormigón ordinario aumenta en un 65438 ± 0%, la resistencia a la compresión disminuye entre un 4% y un 6% y la resistencia a la flexión disminuye entre un 2% y un 3%.
Los agentes inclusores de aire se pueden usar para concreto impermeable, concreto anticongelante, concreto resistente a sulfatos, concreto con sangrado severo, concreto magro, concreto liviano y concreto con requisitos decorativos, pero no son adecuados para vapor. hormigón curado y hormigón pretensado.
6. Anticongelante
El anticongelante es un aditivo que puede endurecer el hormigón a temperaturas negativas y lograr el rendimiento esperado en condiciones de curado específicas. Los anticongelantes de uso común incluyen sales de cloro, inhibidores de oxidación de sales de cloro y sales de cloro.
El anticongelante se utiliza para hormigón construido en condiciones de temperatura negativa. Actualmente, el anticongelante doméstico es adecuado para temperaturas entre 0 y -15°C. Cuando se construye a temperaturas más bajas, se deben añadir otras medidas concretas de construcción en invierno.
Siete. Acelerador
El acelerador se refiere a un aditivo que puede fraguar y endurecer rápidamente el concreto. Los aceleradores incluyen principalmente sales inorgánicas y compuestos orgánicos. Las sales inorgánicas son aceleradores de uso común en China, e incluyen principalmente el tipo Red Star I, el tipo 711, el tipo 728 y el tipo 8604.
Después de mezclar el agente de fraguado acelerador con el concreto, el concreto se puede fraguar inicialmente en 5 minutos y la resistencia se puede generar en 1 hora. La resistencia en 1 día aumenta de 2 a 3 veces. pero la fuerza disminuirá en el período posterior. La fuerza en 28 días es aproximadamente la misma que sin agregar ningún aditivo del 80% al 90% del tiempo de dosificación.
El mecanismo de fraguado rápido y resistencia temprana del acelerador es que el yeso en el cemento se convierte en Na2SO4 y pierde su efecto retardante, promoviendo así la rápida hidratación del C3A y provocando que los cristales del producto de hidratación precipiten en la solución, lo que resulta en una rápida solidificación. de la lechada de cemento. Los agentes de fraguado acelerado se utilizan principalmente para el soporte de hormigón proyectado en túneles de minas, túneles ferroviarios, alcantarillas de agua potable, proyectos subterráneos y proyectos de hormigón proyectado o mortero.