Минерални добавки за бетон

Бетонът   е   един   от   най-масово   използваните   строителни   материали.   Затова   и  
качествата му – както предимствата, така и недостатъците, са добре известни на 
специалистите и те се съобразяват с тях. Вече е доказано, че добавките са един  
модерен   и   технологичен   начин   за   постигане   на   по-добри   показатели   на   сместа   и  
готовия   бетон.   Минералните   добавки   позволяват   това   да   стане   на   добра   цена   и  
природосъобразно.

Минералните   добавки   за   бетон   са   вещества,   с   добавянето   на   които   се   намалява 
разходът на цимент в бетонната смес. Добавят се в значително количество, за разлика 
от химическите добавки, и в повечето случаи намаляват крайната цена на сместа, при 
запазване на високи механични показатели и добри физични свойства. 
Най-често използваните в съвременното строителство минерални добавки са летящите 
пепели, шлаката и силициевата пепел.

Летящи пепели

Летящите пепели, известни още като “тецови пепели”, са фини частици, получени като 
резултат от изгарянето на въглища или мазут. Като цяло са по-фини от цимента и се 
състоят   главно   от   сферични   частици,   утайки   на   хематит   и   магнетит,   въглени   и 
кристалинни фази, формирани в процеса на охлаждане. Използването на летящи пепели 
има както икономически, така и екологични ползи, защото те представляват сериозен 
замърсител   на   околната   среда.   При   добавянето   им   към   бетонната   смес   нейната 
обработваемост   се   подобрява,   намалява   разслояването   и   пропускливостта   и   се 
увеличава   устойчивостта   на   сяра   и   серни   съединения.Степента   на   заместване   на 
портландцимента от летящи пепели е различна, в зависимост от химичния състав на 
двете съединения. Оптимални свойста на сместа и готовия бетон се получават, когато 
летящите пепели са 15 до 25 процента от вложения цимент. Важно е да се отбележи, че 
при   увеличаването   на   относителния   дял   на   пепел   в   сместа,   количеството   дребни 
добавъчни материали трябва да бъде намалено. Това се налага, защото пепелите са по-
леки от цимента. Освен това, тяхната специфична повърхнина е по-голяма, заради по-
малкия размер на частиците. Това предполага използване на по-големи количества вода 
и   може   да   се   наложи   консистенцията   на   сместа   да   се   регулира   и   с   помощта   на 
химически   добавки.   Използването   на   летящи   пепели   води   до   подобряване   на 
обработваемостта на бетонното тесто, заради идеалната сферична форма на частичките 
на пепелите. За определена консистенция бетонът с минерална добавка има значително 
по-малко разслояване от този без добавки. Въпреки че малкият размер на частичките 
предполага по-голямо водно съдържание, сферичната форма на частиците на летящите 
пепели намалява триенето и така предотвратява ефекта на разслояването.
Процесите на набиране на якост при бетона с летящи пепели също зависят от много 
фактори като марката цимент, качеството на пепелите и грижите в ранна възраст на 
бетона. Обикновено бетонът с пепели поддържа по-малка якост на натиск в първите 3 
до 7 дни при нормални условия на свързване. Но като окончателна стойност якостта е 
по-голяма, когато са спзени всички изисвания за качество по време на бетонирането и 
втвърдяването. Бавното набиране на якост е резултат от относително бавната реакция 
между компонентите. Когато бетонната смес се забърква със студена вода, тази реакция 
се забавя още повече, което афектира негативно и якостта на 28-ия.
Друг много важен фактор, особено в страните с ясно разграничени 4 годишни времена, 
са циклите на замръзване и размръзване. Редица паралелни изследвания на обикновен 

бетон   и   такъв   с   пепели   са   провеждани   в   Западна   Европа   и   Съединените   щати   за 
установяване   на   поведението   на   двата   материала.   Установено   е,   че   добавянето   на 
тецови пепели не оказва голямо влияние върху циклите на замръзване и размръзване, 
ако са спазени изискванията за проектиране на сместа и за допустимо съдържание на 
въздух в нея. Негативен ефект може да се появи, когато тецовите пепели заместват 
преобладаващата  част от цимента  в  бетонната  паста.  Бетонът  с летящи  пепели има 
различни   сфери   на   приложение,   но   най-масово   се   използва   при   изграждането   на 
бетонни   пътни   настилки.   В   процеса   на   свъзване   летящите   пепели   формират 
допълнителни   циментитни   вещества,   които   допринасят   за   по-голяма   издръжливост, 
повишена устойчивост за химична агресия и намалено образуване на пукнатини. А това 
са високо ценени качества на пътните настилки. И все пак, при тази им употреба трябва 
да се отчитат някои фактори и да се спазват ограничения. На първо място, трябва да се 
вземат специални мерки за гарантиране на въздушното съдържание на сместа. Освен 
това,   използваните   летящи   пепели   трябва   да   са   подбрани   така,   че   да   отговарят   на 
условията за качество – да имат достатъчна химическа активност, еднакъв размер и 
правилна, сферична форма на частиците. Само така готовият бетон ще има исканите 
свойства. 
Времето за свързване на всички смеси се увеличава с увеличаване на съдържанието на 
летящите   пепели   в   сместа.   Това   понякога   също   влияе   благоприятно   при   пътното 
строителство.

Силициева пепел

При производството на силикон и феросиликонни сплави основен процес е редукцията 
на кварц в топилни пещи, при което като съпровождащ продукт се отделя аморфен 
силициев диоксид. Това съединение е под формата на зол (твърди частици в газ), или 
т.нар. дисперсна система. Тъй като всички отпадни газове от пещите преминават през 
филтри, когато силициевият диоксид премине през тях, те задържат твърдите частици 
от   него   –   силициевата   пепел.   Тя   представлява   много   фини   сиви   до   мръснобели 
сферични частици с диаметър от 0.1 до 0.3 микрона, които се добавят към бетонната 
смес, замествайки част от цимента. Преди 1970 година цялото количество силициева 
пепел се е отделяло в атмосферата. По екологически съображения, след този период 
започва   събирането   на   този   отпаден   продукт   и   търсенето   на   възможности   за 
прилагането му в различни отрасли.Частиците на силициевата пепел са приблизително 
100 пъти по-малки от средния размер на циментовото зърно. Поради това, и заради 
високото съдържание на силиций, тази пепел е много ефективен поцоланов материал. 
При   използването   му   в   бетонни   смеси   се   подобрява   якостта   на   натиск   на   бетона, 
кохезията,   устойчивостта   на   изтриване.   Намалява   се   и   пропускливостта,   което 
гарантира   предпазване   и   по-дълъг   живот   на   армировката.   Както   при   всички   други 
добавки,   спазването   на   изискванията   за   точна   дозировка   е   основен   показател   за 
постигане   на   по-добро   качеството.   Препоръчителното   количество   е   от   7   до   10 
процента, но добри показатели се постигат и при малко по-голяма икономия на цимент 
– до 15% заместване. При последния вариант се получава високоякостен бетон, който, 
обаче, е много крехък и съответно неприложим при високо строителство в сеизмични 
райони и всякакви други приложения, изискващи дуктилно поведение на материалa. 
По-голямата степен на заместване също изисква повече вода в сместа, което предполага 
и използването на химически добавки за намаляване на водното съдържание, за да се 
контролира   консистенцията   и   крайната   якост.   Поради   голямата   специфична 
повърхнина   въздуховъвличането   в   смесите   със   силициева   пепел   трябва   да   се 

контролира с помощта на специална химическа добавка. Дозировката й е малко по-
голяма   от   обикновените   бетонови   пасти,   но   ефектът   се   запазва   –   образуват   се 
затворени, равномерно разпределени в обема на готовия бетон пори, които гарантират 
непропускане на вода и други агресивни течности. Най-добър ефект се получава при 
пропорционално увеличаване на количеството въздуховъвличащ агент с нарастването 
на   количествата   силициева   пепел.Големите   количества   пепел   (над   10%)   също   така 
рязко   влошават  обработваемостта   на  бетонната  смес.   Тя  става  лепкава  и  трудно  се 
полага   по  стандартните  начини.   Но  това   може   лесно  да   се  корегира   с  помощта  на 
пластифицираща добавка. Спазването на пропорциите при проектиране на състава на 
бетонната   смес   гарантира   добра   устойчивост   на   замръзване   и   размръзване   и   много 
добра непропускливост. Изпитванията показват, че при добавяне на силициева пепел 
само 8% от количествово на цимента, инфилтрирането на хлориди се намалява почти 
наполовина.   Тези   резултати   се   обясняват   с   по-плътната   матрица   на   бетона, 
благодарение   на   присъствието   на   силициева   пепел.Силициевата   пепел   влияе 
благоприятно и върху реологичните свойства на бетона и особено върху пълзенетo. То 
обикновено се проявява най-силно между 5-ата и 10-тата година на бетона и се изразява 
в рязко нарастване на деформациите, без видимо увеличение на натоварването. При 
бетоните със силициева пепел този ефект значително се намалява. 
Предлагат се два вида силициева пепел – суха и мокра. Сухата се добива директно от 
филтрите в промишлените предприятия и обикновено се съхранява в силози. Мократа 
представлява   смес   с   химически   подобрители   за   бетон,   като   техните   концентрации 
могат да бъдат различни, в зависимост от предназначението на бетона. Съхранява се в 
резервори с различен капацитет – от няколко стотин до 1 500m3.
Можем   да   обобщим,   че   силициевата   пепел   е   много   подходяща   и   изгодна   добавка, 
когато трябва да се произведе бетон с много голяма якост, ниска промокаемост и добра 
химическа устойчивост

Гранулирана шлака

Гранулираната   шлака   e   свързващо   вещество,   което   може   да   замества   цимента   в 
съотношение   до   1:1.   При   бетон,   който   не   предполага   някакво   специално 
предназначение, тя се ограничава до 50% за приложения, при които повърхността не е 
изложена   на   агресивни   соли   и   до   25%,   когато   има   реална   опасност   от   агресивно 
химично въздействие. Допустими са и стойности на заместващия фактор до 70%, но 
50% е стойността, при която се достига до оптимална якост на 28-ия ден. Разбира се, 
поведението на добавката зависи силно от зърнометрията й. 
Гранулираната шлака влияе както върху характеристиките на бетонната смес, така и 
върху   качествата   на   готовия   бетон.   Употребата   й   обикновено   подобрява 
обработваемостта и намалява необходимото водно количество. Времето за свързване на 
бетоните,   съдържащи   шлака,   нараства   пропорционално   с   увеличаването   на 
количеството на добавката. Например, при увеличаване на съдържанието от 35% до 
65%, времето за свързване се увеличава с един час. Това забавяне на процеса може да 
бъде   благоприятно,   особено   при   лятно   бетониране   или   при   дълги   разстояния   на 
транспортиране на сместа. Но при зимно бетониране, с отлагането на свързването, се 
увеличават   шансовете   за   увреждане   на   положения   бетон,   също   и   разходите   за 
осигуряване на подходящи условия на набиране на якост. Степента на забавяне може да 
бъде регулирана с ускоряваща добавка, но тази комбинация не се прилага често. 
Също както при силициевата пепел, голямата специфична повърхнина на частиците 

води   до   намаляване   на   пълзенето   в   първите   години   след   бетонирането.   Но   освен 
реологичните свойства, тази добавка ефектира и върху якостите на втвърдения бетон. 
Процесът на набиране на якост е малко по-бавен в първите дни, но от 7-я до 28-я ден 
протича   както   при   обикновен,   несъдържащ   добавка   бетон.   Интересното   е,   че   дори 
няколко дни след това, якостта продължава да се увеличава и крайната стойност е по-
голяма от проектната. Освен устойчивостта на натисково натоварване, която е основен 
показател   при   бетона,   съдържанието   на   шлака   подобрява   и   якостта   на   огъване. 
Обяснението  за по-добрата устойчивост  на огъване е, че при добавяне на шлака се 
заздравяват връзките цимент-шлака-добавъчни материали, поради размера, формата и 
повърностния строеж на частиците на добавката. Проблеми могат да възникнат при 
бетониране   при   ниски   температури.   Тогава   темповете   на   набиране   на   якост   са 
значително   забавени   през   първите   14   дни,   което   променя   нормалните   срокове   на 
декофриране и увеличава продължителността на строителния процес. За да се намали 
ефектът   от   тези   проблеми,   ограниченията   за   фактора   на   заместване   при   зимно 
бетониране са доста по-строги – 25-30%.Чрез прибавяне на гранулирана земна шлака 
към бетонната смес големите пори, формирани в процеса на забъркване, се редуцират 
до по-малки, което осезаемо  намалява пропускливостта  на бетонната  матрица.  Този 
ефект   се   наблюдава   най-ясно   при   фактор   на   заместване   40  до   60%.  Той   позволява 
намаляване на защитното бетонно покритие на армировката, което всъщност е неносещ 
бетон   или,   казано   с   други   думи,   допълнителен   разход.   Особено   внимание   при 
употребата на тази добавка трябва да се обърне на грижите за бетона в ранна възраст. 
Както вече беше споменато, процесите на свързване и набиране на якост се забавят 
значително при големи количества шлака. Забавянето е още по-чувствително при ниски 
температури,   затова   температурата   на   въздуха   трябва   да   се   поддържа   висока   до 
набиране   на   достатъчна   якост   за   декофриране.Гранулираната   шлака   трябва   да   се 
съхранява   в   абсолютно   водонепропускливи   силози   (същите   като   тези,   които   се 
използват   за   цимент).   Поради   голямата   физическа   прилика   с   цимента,   тези   силози 
трябва да са маркирани недвусмислено. 

Добавки за бетон

Вечно   разслоеният   бетон,   лошите   механични   показатели   и   повишеният   риск   от 
корозия вече не са болка  за умиране. Те принадлежат на един минал етап, който 
трябва да бъде забравен. Модерният строител използва бетон с добавки, защото при  
добро   познаване   на   свойствата   и   сферата   им   на   приложение,   те   оптимизират  
значително показателите на бетона и улесняват работата с него. 

Темата   за   добавките   е   доста   обширна   и   интересна.   Стремежът   за   оптимизиране   на 
свойствата на бетоновата смес и бетона се заражда почти веднага след откриването на 
този   популярен   строителен   материал.   С   развитието   на   строителната   наука   се 
разработват и усъвършенстват различни вещества и смеси, които, добавени към бетона, 
дават по-голяма якост, по-добра пластичност или регулират сроковете на свързване. 
Добавките   за   бетон   и   ефектите   (и   дефектите)   им   се   изследват   задълбочено   в 
строителните лаборатории по цял свят.Съществуват добавки за придаване на цвят, за 
забавяне   на   корозията,   за   постигане   на   плътност   на   бетона,   за   намаляване   на 
съсъхването, за свързване на стар и нов бетон и други. Най-общо добавките се разделят 
на химични и минерални. В тази публикация се спираме на най-популярните химични 
добавки - забавящи и ускоряващи свързването, пластифициращи и въздуховъвличащи.

Добавки за забавяне на свързването - идеални при лятно бетониране

Бетонните работи при много високи температури никак не отстъпват по сложност на 
тези в много студено време. Както е известно, идеалната температура за полагане на 
бетонова смес е 5 до 15 градуса. Надвишаването на този лимит предизвиква редица 
технологични проблеми с бетонната смес. Повечето от тези проблеми се дължат на 
бързото изпарение на водата от бетонната смес, респективно ускореното свързване. В 
условията на средна дневна температура от 30 градуса превозването, манипулацията и 
уплътняването   на   сместа   се   превръща   в   един   малък   ад.   Спасението   са   забавящите 
свързването добавки. Както проличава от наименованието им, чрез добавянето им към 
бетонната смес, във времето се отлага хидратацията на цимента и съответно се забавя 
началото на свързването на бетона. Наличието на забавяща добавка почти не влияе 
върху механичните показатели и реологичните свойства на готовия бетон.
Основните   активни   съставки   в   тези   добавки   са   органични   съединения   - 
хидрокарбоксилни киселини и някои видове захари и техните производни. 
Принципът на действие на тези активни съставки може да бъде обяснен чрез няколко 
научни теории, но по своята същност е изключително прост: добавката се абсорбира в 
циментовите   частички,   като   формира   хидрофобен   слой.   Забавящият   ефект   трае   до 
разрушаването на този слой, след което протича нормална хидратация на цимента. 
Съвсем логично, при по-голяма дебелина на слоя, забавянето да е по-голямо. Затова е 
важно точното дозиране според исканото отлагане на свързването. При добавяне на 
прекалено   голямо   количество   забавител   е   възможно   циментът   да   не   хидратира 
цялостно и да възникнат трайни проблеми със свързването на бетона. 
Освен   от   количеството   добавка,   степента   на   забавяне   на   свързването   зависи   от 
водоциментното отношение, количеството цимент и химичния му състав. Важна е също 
и   фазата,   в   която   забавителят   се   прибавя   към   сместа.   За   постигане   на   максимален 
ефект,   препоръката   е  това  да   става   няколко   минути   след  смесването   на  останалите 
компоненти. 
Забавящите добавки неизбежно въвличат известно количество въздух в сместа, защото 
някои от активните им агенти са същите, както при въздуховъвличащите. Поради тази 
причина, при употребата им в комбинация, количеството на последните може да се 
намали. 
При използване на забавители е важно да отчита факта, че ранните якости на бетона са 
малко   занижени.   За   сметка   на   това   крайните   понякога   са   малко   по-големи   от 
проектните. 
Освен при лятно бетониране, забавящите добавки са идеално решение и при големи 
разстояния   на   транспортиране   на   бетонната   смес.   Удачно   е   да   се   използват   и   при 
термообработка   на   предварително   напрегнати   елементи.   Употребата   им   е 
препоръчителна при бетонни пътни настилки, защото удължават пластичния стадий и 
така   дават   възможност   за   по-добра   манипулация,   уплътняване   и   прецизиране   на 
критични   детайли,   каквито   са   работните   фуги.   Забавящите   добавки   могат   да   бъдат 
използвани   и   за   намаляване   и   елиминиране   на   пукнатини   в   плочи,   дължащи   се   на 
изместванията   от   собствено   тегло   при   монолитно   бетониране.   Заради   всички   тези 
предимства добавките за забавяне на свързването са едни от най-често използваните в 
съвременното строителство, особено при изграждане на мостове.

Ускоряващи добавки - икономия на средства и време

В строителството поговорката „Времето е пари” важи с абсолютна сила. Забавянето 
само   с   ден-два   на   някоя   строително-монтажна   работа   може   да   предизвика   хиляди 
левове   загуби   за   инвеститора.Ускоряващите   добавки   дават   много   възможности   за 
икономия.   Те   са   фаворитът   при   зимно   бетониране,   защото   чрез   употребата   им   се 
избягват   традиционните   методи,   които   изискват   значителни   средства.   Позволяват 
полагане на бетонова смес при температура на въздуха до -7°C, с което на практика 
премахват   сезонността   на   строителството.   Ускореното   свързване   означава   и   ранно 
декофриране, което позволява на строежа да се използват  по-малък брой кофражни 
комплекти. Създава се и възможност за по-ранно начало на довършителните работи, с 
което   могат   да   се   компенсират   непредвидени   престои,   пречещи   на   развитието   на 
строителството,   в   съответствие   с   предварителната   организация.   Например,   когато 
нормалният ход на строително-монтажните работи е възпрян от климатични фактори, с 
помощта на ускоряваща добавка могат да се наваксат загубените дни и строителството 
да завърши в срок.При употреба в торкрет-бетони, отскокът при торкретиране е много 
по-малък, от този при конвенционалните смеси. Така може да се реализира до 25% 
икономия   на   материал,   който   обикновено   се   губи   заради   рикошетите.   Намаленият 
отскок  гарантира  и  по-голяма  безопасност  на   работниците.Освен  изброените   досега 
приложения,   ускоряващите   свързването   добавки   са   идеални   при   спешни   ремонти   и 
елементи, които изискват големи ранни якости.Най-популярната ускоряваща добавка е 
калциевият хлорид. Той трябва да се добавя под формата на воден разтвор, а не като 
сухо   вещество,   защото   тогава   не   е   възможно   в   процеса   на   разбъркването   да   се 
разтворят всички частици и възникват сериозни проблеми в местата, където останат 
неразтворени   хлоридни   бучки,   които   могат   да   доведат   до   локална   корозия   на 
армировката   и   неприятни   тъмни   петна   по   повърхността   на   готовия   бетон.   При 
използване   на   воден   разтвор   на   калциев   хлорид,   добавката   се   разпространява 
равномерно и формира водоциментен гел, който свързва всички компоненти на сместа 
и резултатът е бързо свързване и големи ранни якости. Но калциевият хлорид има и 
своите недостатъци. Основен проблем при работата с него е увеличеното съсъхване на 
бетона през експлоатационния период, което води до образуването на значителни по 
размери пукнатини, които впоследствие увеличават риска от корозия на армировъчните 
пръти. Освен това, при предозиране се намалява точката на замръзване на бетона, което 
може да доведе до неговото разрушаване.Калциевият хлорид също така трябва да се 
използва с особена предпазливост при комбинирани стоманено-стоманобетонни плочи, 
с предплоча от галванизирана стомана, защото е възможно протичането на нежелани 
химични   реакции.Затова,   в   последните   години,   тенденцията   е   към   търсене   на 
ускоряващ   ефект   с   добавки,   на   основата   на   други   химични   съединения   -   калциев 
нитрат,   калиев   цианат   и   калциевата   сол   на   мравчената   киселина.   Някои   от   новите 
ускорители   могат   да   се   използват   и   за   намаляване   на   водното   съдържание   и 
уплътняване. Това е особено благоприятно, защото повечето ускоряващи добавки не 
дават добри резултати в комбинация с други коректори на свойствата на бетона. 
Както   при   всички   добавки,   правилното   дозиране   на   ускоряващите,   особено 
традиционните, на база калциев хлорид, добавки, е от изключителна важност. Опитът 
показва, че оптимални резултати - бързо втвърдяване, добра крайна якост и приемливо 
свързване - се получават при количество на добавката около 2% от масата на цимента. 
По-голямо   количество   може   да   попречи   на   полагането,   поради   преждевременната 
хидратация на цимента.

Въздуховъвличащи добавки - за по-дълготраен бетон