Химия для бетона: почему нельзя использовать бытовую химию
Безудержное стремление человека к непрерывному «изобретению велосипеда» и неуёмное желание своими руками превзойти профессиональные строительные решения, в последнее время породило множество опасных рекомендаций по самостоятельному приготовлению бетонной смеси с применением различных средств бытовой химии. Например, для повышения пластичности бетонного раствора мнимые профессионалы советуют использовать бытовые моющие средства, шампуни и стиральные порошки. Тысячи интернет-страниц заполнены чудодейственными рецептами бетонных смесей с применением популярных моющих средств и бытового мыла, пластичность которых вызывает у мастеров искренний восторг при заливке в опалубку.
Главной задачей, которую преследуют все эти изобретатели, является экономия на покупке специальных добавок-пластификаторов, используемых на бетонных заводах и предназначенных для производства высококачественного бетона. И это несмотря на то, что первые пластифицирующие добавки для бетона в России появились ещё в 30-е годы предыдущего столетия, а их активное применение началось ближе к 60-ым. На текущий момент рынок профессиональных материалов для бетонов и растворов изобилует добавками для любых целей и задач.
Что касается решений для частного строительства, то заметный прорыв наступил только в последнем десятилетии. Ряд крупных компаний, работающих в области производства профессиональной строительной химии, начали выводить на розничный рынок целый спектр адаптированных решений, предназначенных в первую очередь для индивидуальных мастеров, прорабов и энтузиастов.
Для того чтобы разобраться в размерах экономии строителей-рационализаторов, использующих бытовую химию в качестве пластифицирующих добавок, и возможных последствиях их рационализаторского труда, достаточно провести один несложный лабораторный эксперимент. Для этого потребуются два одинаковых состава бетонной смеси, к примеру, марки М400, содержащих равное количество цемента, песка и щебня. Отличаться же составы будут только количеством воды, необходимой для получения высокой пластичности смеси, и используемой добавкой.
Именно такой эксперимент провели специалисты компании Sika в своей лаборатории. В составе №1 был использован суперпластификатор SikaPlast 520N, а в составе №2 одно из популярных моющих средств.
Цемент ЦЕМ I 42,5
Расходы добавок подбирались таким образом, чтобы оба состава бетонной смеси имели равновысокую пластичность, при которой укладка раствора в опалубку требует минимальных усилий. Как мы видим, расход популярного моющего средства оказался ниже профессионального пластификатора. Приведённая стоимость добавки SikaPlast 520N в составе №1 составила 11,28 ₽, а в составе №2 – 1,47 ₽ (на основании средней розничной цены материалов на март 2017 года). На первый взгляд выгода от применения бытовой химии очевидна.
Проверим так ли это в лабораторных испытаниях. Дело в том, что моющие средства в бетоне можно сравнить с айсбергами в Атлантическом океане – основная их часть, представляющая угрозу, скрыта от невооруженного взгляда обывателя. Взглянем на основную характеристику бетона – его прочность на сжатие. После приготовления двух наших составов мы сделали по 4 образца каждого состава и поместили их в камеру нормального хранения на 28 суток, ведь именно столько бетон набирает марочную прочность. Результаты испытаний на гидравлическом прессе, очевидные для профессионалов, могут шокировать неподготовленного человека. Усреднённая прочность бетона по 4 образцам, приготовленного с помощью профессионального пластификатора, составила 640 кН, что соответствует марке бетона М600. Данное значение сильно превосходит типовую марку бетона М350-М400, а вот со вторым составом дела обстоят иначе.
Показатели прочности бетона с использованием добавки SikaPlast 520N (Состав №1):
Показатели прочности бетона с использованием моющего средства (Состав №2):
Последствием применения моющего средства стало угрожающее падение прочности бетона – всего 99 кН, что даже не дотягивает до марки бетона М100, и образование ярко выраженной пористой структуры цементного камня. Подобной прочности недостаточно даже для стяжки в бытовых помещениях, не говоря уже о фундаментах и перекрытиях зданий. Результаты измерений образцов, приготовленных с применением моющего средства, показали колоссальное вовлечение воздуха в бетонную смесь — 20%. На практике, помимо резкого падения прочности фундамента и его несущей способности, вы получите высокое водопоглощение конструкции и быстрое разрушение бетона под действием отрицательных температур в осенне-зимний период. И стоит отметить то, что подобное обрушение прочности произошло всего-навсего из-за 8 г моющего средства, а ведь на практике строители редко когда ограничивают себя при дозировании подобных «добавок», наливая его колпачками или стаканами. В итоге, кажущаяся выгода от применения бытового моющего средства обернулась колоссальным падением прочности бетона и недолговечностью сооружения.
Кирилл Лебедев. Технический специалист отдела «Бетон» корпорации Sika.
Источник
Моющее средство в цементный раствор
Отвечая на вопрос, для чего жидкое мыло добавляют в цемент, мастера отмечают его способность влиять на пластичность и качество сцепления строительных растворов. Эту доступную замену пластификатора рекомендуют вводить в бетономешалку непосредственно после воды или вместе с ней, в пределах 5 % от общей массы. Мыло имеет ту же щелочную среду, что и цемент, они полностью совместимы, ввод его в жидком состоянии позволяет создать пленку с минимальным коэффициентом натяжения. Как следствие, бетон лучше проникает в мелкие поры и при застывании образует меньше пустот, то есть вспененный состав, не являясь армирующей добавкой, все же способствует увеличению его прочности. В то же время, не стоит преувеличивать его эффективность, как и любая примесь, жидкое мыло имеет свое конкретное назначение и рекомендуемые варианты применения.
Моющее вещество способствует усилению текучести растворов на цементной основе, причем, что немаловажно — без увеличения соотношения В/Ц. Полностью растворяясь в воде, мыло быстро проникает и равномерно распределяется по всей структуре цементных смесей. К положительным эффектам его ввода относят:
- увеличение эластичности;
- уменьшение соотношения В/Ц, предотвращение расслаивания раствора и отделения воды;
- повышение качества сцепления бетона с арматурой, и крупных фракций между собой;
- минимизацию пустот, сокращение трещинообразования;
- облегчение процесса кладки и заливки.
Наиболее ощутимый эффект достигается при добавлении мыла в штукатурный и кладочный растворы для газобетонов, пеноблоков, бетонирования конструкций с насыщенным армированием. При приготовлении бетона с керамзитовым и гравийным наполнителем значительно увеличивается скорость замеса. Формы с крупным отсевом из битого кирпича, шлаков и щебня с высокой лещадностью заполняются более качественно, полости практически не образуются. По той же причине жидкое мыло целесообразно добавлять в кладочные растворы. Дополнительным преимуществом является упрощение демонтажа опалубки, после застывания она снимается без особых усилий, да и бетономешалка отмывается быстрее.
Ограничением выступают конструкции с высокими требованиями к морозостойкости и водонепроницаемости. При соблюдении правильных пропорций, жидкое мыло не может ухудшить характеристики бетона, но процесс гидратации становится менее контролируемым, как и вывод капилляров влаги на наружных поверхностях. Также стоит учесть увеличение усадки, хотя это скорее положительный момент. Расход цементного раствора незначительно, но возрастает из-за его текучести и более плотного заполнения пустот.
Используемые пропорции
В частной практике принято добавлять 50–100 г мыла на 1 порцию бетона в бетономешалке (или 1 чайная ложна на ведро цемента). Уменьшение пропорций просто не приводит к нужному эффекту, а увеличение способствует выводу солей из раствора и образованию высолов после застывания. При избытке пены нарушаются процессы гидратации цемента, что недопустимо, особенно при бетонировании в условиях низких температур.
Выбранные пропорции не зависят от марки бетона и входящего в состав портландцемента, они должны быть в пределах 5 % от общей массы. Но они влияют на соотношение В/Ц, лучше затворять раствор постепенно, добавляя последние 10–15 % воды малыми порциями.
Оптимальное количество составляет 5–10 мл на 10 кг портландцемента. Мыло вводится в жидком виде в бетономешалку, перед забрасыванием мелко- и крупнофракционного наполнителя. Важный нюанс: на цементные растворы в данном случае ощутимо влияют характеристики песка. При покупке его с глинистыми примесями добавлять моющее средство или мыло не следует, мелкие взвеси только ухудшают качество соединений. Не рекомендуется использовать чистящие порошки или тертое хозяйственное мыло, помимо плохого растворения они способствуют выводу солей из бетонов.
В качестве примера можно рассмотреть рецепт приготовления цементного кладочного раствора с добавлением моющих средств. В этом случае для создания смеси с маркой М100 лучше соотношение 1:4. На 1 ведро связующего М400 берется 4 песка и 50‒100 г жидкого мыла. При увеличении марки прочности цемента его пропорции уменьшаются. То есть для кладочного раствора М100 из портландцемента М500 используется соотношение 1:5. Примечательно, что расход моющего не возрастает, он составляет все те же 50–100 г. Труднее всего рассчитать требуемое количество воды, но в большую сторону ее пропорцию в растворе увеличивать категорически запрещается.
Нет никакого смысла использовать дорогое жидкое мыло от известных производителей. Наоборот, чем проще состав, тем меньше риск присутствия в нем веществ, несовместимых с портландцементом или влияющих на него неожиданным образом. Все, что требуется от этой добавки — пена и быстрое растворение в воде. Стоит учесть, что ввод ее в уже готовый раствор не дает никакого ощутимого эффекта (в отличие от многих других модифицирующих компонентов, которые по правилам засыпаются в бетономешалку на последних минутах вращения). Именно поэтому жидкое мыло добавляется в начале замеса, обволакивая и соединяя все частицы и фракции.
Время приготовления раствора увеличивается на 3‒5 минут, до полного растворения вещества в воде. Но оно компенсируется ускорением процесса замеса для бетонов с керамзитом.
Некоторые специалисты советуют при использовании мыльных составов засыпать сухой наполнитель частями: сначала половину его доли, затем весь цемент, и потом — остаток песка. Готовый раствор имеет густую консистенцию, вода не должна выделяться. И что немаловажно, следует дождаться распределения и растворения пены, работать со вспененными составами нельзя. То есть действует все тот же принцип: чем однороднее бетон, тем он лучше.
Не следует ждать от моющих средств чуда: они не повышают качество цемента и не влияют положительно на основные характеристики растворов на его основе. Предположение, что при добавке мыла можно получить хороший бетон из плохих и просроченных компонентов, ошибочно. Возрастает именно адгезия и текучесть, упрощается замес цементных растворов с крупнофракционным наполнителем. Максимальный эффект от добавки ощущается при заливке форм с риском образования пустот, нет оснований использовать ее при бетонировании стяжек или внешней отделке.
Источник
Добавление моющих средств в цементную смесь
Основная цель добавления моющего средства или жидкого мыла в бетон – повышение пластичности и качества сцепления ингредиентов между собой. Они успешно заменяют дорогостоящие пластификаторы, в разы улучшая эластичность и способности к проникновению в мелкие пустоты. Вводится с обязательным соблюдением пропорций – не более 5 % от общей массы вяжущего, точное значение зависит от вида используемого раствора. Этот вид примесей требует тщательного перемешивания, нужный эффект достигается только при равномерном распределении составов между компонентами штукатурки, бетона, кладочных или выравнивающих смесей.
Целесообразность добавления жидкого мыла в строительные растворы
Все моющие средства содержат жирные кислоты и имеют одинаковую с цементом щелочную среду. Они растворяются в воде без остатка и хорошо проникают вглубь структуры. К преимуществам их добавления относят достижение заметной пластичности при минимальном соотношении В/Ц, улучшение адгезии как между частицами и фракциями, так и с рабочей поверхностью и арматурой. При вводе этих составов в бетон наблюдается снижение пустотности и упрощается процесс заливки и уплотнения. Мыло в жидком виде можно смело использовать при работе со штукатуркой и кладочными растворами, помимо улучшения трещиноустойчивости цементная смесь не расслаивается и дольше сохраняет подвижность в емкости.
Эта добавка считается труднозаменимой при:
- Приготовлении бетонов для густоармированных конструкций.
- То же для керамзитобетона, составов с крупными фракциями, тяжелых бетонов или аналогичных растворов с низким соотношением В/Ц.
- Самостоятельном приготовлении штукатурки или кладочных смесей на основе портландцемента для монтажа пористых блоков.
Жидкое мыло добавляют в цемент исключительно в разбавленном виде, в идеале – на начальной стадии смешивания компонентов. Его ввод предусматривается заранее, не стоит использовать его как средство для увеличения подвижности начавших схватывание смесей. Оно в любом случае уступает по функциональности заводским суперпластификаторам (эффект достигается за счет разных процессов) и не оказывает положительного влияния на такие характеристики как усадка, водостойкость, выдерживаемое число циклов промерзания. Прочность улучшается косвенно: за счет минимизации пустот при более равномерном распределении наполнителей. К недостаткам применения относят нарушение гидратации цемента: при избытке пластификаторов изменяется структура застываемого раствора, в частности, не образуются выводящие в поверхности влагу капилляры.
Пропорции ввода
Жидкое мыло не входит в печень разрешимых добавок в бетон, его доза по отношению к остальным компонентам не нормирована. Верхний предел у любого заводского пластификатора составляет 5 % от общей массы цемента, но на практике его добавляют гораздо меньше – от 0,5 до 1 %. Для готовых специализированных примесей это объясняется как дорогой стоимостью и высокой эффективностью, так и риском образования высолов на поверхности, для мыла – теми же причинами, плюс отсутствием контроля за сроками затвердевания и ухудшением водо- и морозостойкости из-за нарушения процессов гидратации вяжущего. Чем сложнее состав моющего средства, тем меньше оно подходит для ввода в строительные цементные растворы, предпочтение отдается простым дешевым маркам.
Рекомендуемые пропорции зависят от вида и объема приготавливаемых смесей:
- 1 чайная ложка (5-10 мл) на 10 кг портландцемента. Это соотношение универсальное, его можно использовать при вливании мыла в штукатурный и кладочный состав, приготовлении выравнивающих составов для стяжки. Оно указано для составов в жидком виде.
- 50-100 г (мл) на 1 емкость бетономешалки среднего объема при приготовлении растворов на основе цементов с добавлением крупнофракционного наполнителя: щебня или гравия для заливки монолитных конструкций, включая фундаменты. Соотношение В/Ц минимальное – около 0,5-0,65.
- 50-100 г жидкого мыла на 1 ведро портландцемента с маркой прочности М400 и 4 ведра песка при замесе кладочного раствора.
- 1-2 столовые ложки на 25 кг цемента при приготовлении керамзитобетонов. Чем крупнее фракции керамзита, тем выше эффект от применения пластификатора. Жидкое мыло в этом случае по аналогии с обычными бетонами смешивается с водой, но образование пены будет малозаметным, ожидать высокой подвижности не стоит. Его наличие в составе улучшает прочностные характеристики, вяжущее быстрее обволакивает гладкие фракции обожженной глины и хорошо их склеивает.
Действует общее правило: пропорции жидкого мыла рассчитываются исходя из веса цемента вне зависимости от его марки прочности. Верхняя допустимая доза при смешивании компонентов в пределах стандартных соотношений соблюдается всегда. При использовании цемента М300 или М500 объем заливаемого с водой мыла одинаков.
Уменьшение дозы бессмысленно – эффект улучшения адгезии и пластичности просто не будет достигнут, увеличение нежелательно: возможно образование высолов из-за вымывания солей из смеси.
В ряде случаев ввод разбавленного мыла нежелателен: к таким относят приготовление цементного раствора на основе песка с высоким содержанием глины или другими посторонними примесями. Но этот недостаток легко устранить – достаточно просто промыть и высушить наполнитель. С залитых такими бетонами конструкций легче снимается опалубка, но их скорость схватывания и затвердевания замедляется, при ограниченных сроках проведения работ стоит поискать другой способ улучшения адгезии. Иногда мыло заливают в бетономешалку только на последнем замесе с целью упрощения ее отмывания.
В отличие от многих добавок в бетоны и цементные смеси эту вводят не в конце, а в начале, вместе с основной дозой воды. В этом случае состав полностью распределяется между зернами вяжущего и наполнителей и равномерно их обволакивает. Мыло в жидком состоянии перемешивают с водой, но не взбалтывают, при образовании пены бетоносмеситель или строительный миксер останавливают и ждут ее оседания. Правильно замешенный цементный раствор не должен расслаиваться и иметь белесых разводов. Его можно использовать сразу же после приготовления, на всех остальных этапах работ он не отличается от обычного.
Источник