Помимо основного эффекта воздействия (по которому добавку относят к той или иной группе) для большинства групп добавок вообще и конкретных типов добавок, в частности, характерны побочные эффекты. Они могут быть не менее сильны и не менее значимы, чем основной эффект, могут быть как положительными, так и отрицательными. При расходах добавки в рамках установленных интервалов побочные эффекты не привносят, как правило, резко выраженных отрицательных свойств. При передозировке – возможны любые неожиданности.

Большинство добавок, улучшая одни характеристики бетонной смеси или бетона, иногда не изменяют, а зачастую ухудшают другие характеристики. Медик бы назвал это «побочным эффектом» применения. Для преодоления побочных эффектов используют комплексные добавки, состоящие из нескольких самостоятельных компонентов (например, суперпластификатор с микрокремнеземом). Комплексные добавки многофункциональны и способны влиять сразу на несколько свойств, характерных для бетонной смеси и бетона. Состав комплексных добавок можно «проектировать» таким образом, чтобы их компоненты усиливали эффекты, обеспечиваемые каждом из них в отдельности. Применение комплексных добавок позволяет добиваться универсальности их действия в бетонных смесях и бетонах разного состава, приготовленных на различных цементах. Условно все комплексные добавки можно разделить на три группы: смеси электролитов; смеси поверхностно-активных веществ; смеси электролитов и поверхностно-активных веществ. При выборе добавки и определении дозировки необходимо четко представлять роль каждого компонента в полифункциональном модификаторе.

В качестве добавок-модификаторов широкое применение на местах находят различные отходы промышленности и ее побочные продукты.
Целлюлозно-бумажная промышленность. Сульфидно-дрожжевая бражка (СДБ) широко применяется в качестве пластификатора в натуральном виде и после модифицирования. Талловое масло, талловый пек – омыленный таловый пек (ОТП) применяют в качестве воздухововлекающей добавки.
Нефтехимическая промышленность. Отходы пиролиза нефти (атактический полипропилен, низкотемпературный полипропилен, окисленный парафиновый дистиллят, тяжелое жидкое топливо) применяются как слабые пластификаторы, оказывающие воздухововлекающее действие и уплотняющие бетон. Нейтрализованный черный контакт (НЧК) – пластификатор и воздухововлекающая добавка – применяется для повышения морозостойкости. Скруберная паста применяется как воздухововлекающая добавка и слабый пластификатор.
Пищевая (в т.ч. спиртовая и сахарная) промышленность. Гидролизная кровь (ГК), молочная сыворотка, упаренная последрожжевая барда (УПБ) – пластификаторы. Сахарная патока (меласса) – замедлитель схватывания – применяется в жарком климате и при транспортировке бетонных смесей на большие расстояния.

При замерзании жидкой фазы бетона (цементного теста) его твердение останавливается и возобновляется после оттаивания. При температурах –10°С и ниже гидратация цемента практически прекращается, останавливается процесс тепловыделения, отсутствует заметный набор прочности. Замерзание химически несвязанной воды затворения в бетоне приводит к резкому увеличению пористости цементного камня, а при высоких расходах воды – к разрушению бетона. Эти обстоятельства сильно затрудняют проведение бетонных работ в условиях пониженных температур, особенно при возведении монолитных конструкций. В соответствии со СНиП III-15-76 запрещается производство бетонных работ без применения специальных методов выдерживания бетона при ожидаемой среднесуточной температуре воздуха ниже +5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С. Соответствующий холодный период в разных районах России длится от 3 до 10 месяцев. Поэтому применение и совершенствование методов зимнего бетонирования является весьма актуальной задачей. Методы выдерживания бетона на морозе подразделяются на три основные группы: беспрогревные методы (термосное выдерживание и использование противоморозных добавок); прогревные методы (использование либо топлива, либо электрической энергии) и комбинированные методы.

Хлорид кальция является в первую очередь ускорителем твердения. Скорость гидратации трехкальциевого силиката в его присутствии возрастает в 1,5-2,0 раза. При дозировках хлорида кальция, не превышающих 2% в процессе гидратации, кристаллизуется гидрохлоралюминат кальция, что не сопровождается деструктивными процессами. При больших концентрациях образуется также гидроксихлоридкальция. Его разложение в цементном камне при положительных температурах является причиной нарушения структуры и снижения прочности цементного камня. Используя хлорид кальция необходимо учитывать, что в бетоне обязательно сохранятся свободные хлориды, и именно они будут интенсифицировать коррозию стали в железобетоне. Все это служит серьезными аргументами за разумное ограничение применения хлоридов в бетонных смесях.

Химические неорганические добавки являются в своем большинстве электролитами. По механизму действия их подразделяют на добавки, изменяющие растворимость минеральных вяжущих материалов, добавки, вступающие с этими минералами в химические реакции, и добавки, являющиеся центрами кристаллизации. Подобное деление достаточно условно, т.к. одно и то же вещество для алюминатных фаз вяжущего может изменять их растворимость, а для силикатных – вступать в реакции присоединения, ионообменные или реакции с созданием комплексов, и наоборот. К этим группам относятся многие ускорители схватывания и твердения, противоморозные добавки, антифризы и пр.

Наиболее эффективным видом ПАВ являются суперпластификаторы. Воздействуя на процессы формирования структуры, особенно на начальной (коагуляционной) стадии, суперпластификаторы изменяют реологические свойства цементной системы, способствуют сокращению ее водопотребности, что в дальнейшем отражается на параметрах кристаллизационной структуры. Суперпластификаторы классифицируют по одному из двух признаков: по составу материалов и по основному эффекту в механизме действия (электростатическогого или стерического). Различают суперпластификаторы на основе сульфированных нафталинформальдегидных поликонденсатов, на основе сульфированных меламинформальдегидных поликонденсатов, на основе очищенных от сахаров лигносульфонатов, на основе поликарбоксилатов и полиакрилатов. В механизме действия последних преобладает стерический эффект (с большим отталкиванием частиц) и эти суперпластификаторы считаются более эффективными, что предполагает их меньший расход. Поликарбоксилаты и полиакрилаты наиболее дорогие, что приводит к идее совмещения их с другими пластификаторами.

Химические органические добавки являются продуктами органического синтеза целлюлозных соединений или переработки отходов лесохимии, целлюлозно-бумажной, химической и нефтехимической промышленности, агрохимии и др. Наиболее распространенный представитель органических химических добавок (модификаторов) это поверхностно-активные вещества (ПАВ), на их основе могут быть получены практически любые функциональные типы добавок. ПАВ по-разному проявляют активность и направление действия. Вид и положение функциональных групп в молекуле обусловливает взаимодействие ПАВ с гидрооксидом кальция на поверхности твердой фазы. Природа радикала и его строение, конформное состояние макромолекулы цепи, характеризуют однородность пленки продуктов взаимодействия в поверхностном слое гидратирующего цемента.

Добавки (модификаторы химические, минеральные, искусственные и натуральные) вводят в исходный шлам при обжиге клинкера, добавляются при помоле обожженного клинкера; вводят в бетонные и растворные смеси. Добавки классифицируются качественно, по назначению и величинам технологических эффектов. Снижение расхода цемента за счет применения добавок обусловливает снижение стоимости строительства. Повышение подвижности бетонных смесей, при сохранении водопотребности в производстве густоармированных конструкций и тонкостенных изделий, ведет к снижению трудоемкости формования, к уменьшению продолжительности вибрационного уплотнения бетонной смеси и экономии электроэнергии. Снижение водопотребности высокоподвижных бетонных смесей при формовании объемных элементов экономит цемент на 8-12%, сокращает продолжительность тепловлажностной обработки и увеличивает пропускные способности формовочных установок. Повышение прочности бетона за счет снижения водосодержания при постоянном расходе цемента делает возможным получение бетона классов В30, В40 при использовании цемента М500.

Добавки для бетонов – это органические и неорганические вещества или их смеси (химические комплексы), за счет введения которых в состав бетонов и бетонных смесей их свойства регулируются направленно и контролируемо. Применение добавок снижает затраты на строительство (в том числе экономит цемент), модифицирует качественные и функциональные характеристики бетонов, сохраняет его свойства при подготовке бетонной смеси: ее укладки, вибрировании и твердении.