Обзор противоморозных добавок в бетон

Бетонирование в условиях сухого жаркого климата

Бетон не любит не только мороза, но и жары. Когда температура воздуха повышается до +35 и выше, а влажность находится на уровне 50%, вода испаряется слишком быстро, что провоцирует нарушение водоцементного баланса. Гидратация замедляется либо прекращается вовсе, в связи с чем бетон нужно защищать от слишком быстрой потери влаги.

Для понижения температуры смеси используют охлажденную (либо разбавленную льдом) воду. Так устраняют быстрое испарение воды в процессе укладки смеси

Через определенное время смесь нагревается, поэтому важно обеспечить герметичность опалубки (чтобы вода не испарялась через щели). Опалубка также может впитывать влагу, в связи с чем для ограничения адгезии бетона и материала конструкции до заливки ее обрабатывают специальными составами

Твердеющий бетон защищают от прямых ультрафиолетовых лучей – поверхность укрывают брезентом (мешковиной), каждые 3-4 часа осуществляют смачивание поверхности. Увлажнение может понадобиться все 28 суток набора прочности монолитом.

Часто для защиты бетона от жары используют такой метод: над поверхностью создают воздухонепроницаемый колпак из ПВХ пленки толщиной минимум 0.2 миллиметра.

Приготовленный по рецепту бетон способен схватиться, затвердеть и приобрести все проектные характеристики при окружающей температуре +20 градусов и влажности около 100%. В случае проведения работ на морозе или жаре необходимо позаботиться о мерах прогрева или охлаждения, которые будут гарантировать прочность и долговечность готовой конструкции.

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ И СОСТАВАМ БЕТОНОВ

2.1.    В качестве противоморозных добавок в бетоны, подвергаемые остыванию ниже 0° С и последующему электропрогреву, рекомендуются:

хлористый кальций (ГОСТ 450-70) плюс хлористый (натрий (ГОСТ 13830-68; ТУ 6-12-26-69; ТУ 6-01-540-70);

хлористый кальций плюс нитрит натрия (СТУ 302-64; ВТУ АУ 152-68);

хлористый кальций плюс нитрит-нитрат кальция ННК (ТУ 603-7-04-74);

нитрит натрия.

Перечисленные добавки должны использоваться в кристаллическом состоянии. Допускается применение 30- или 50-процент1ного водного раствора нитрита натрия («жидкого нитрита натрия») и водного раствора ННХК, (поставляемых заводами-изготовителями.

2.2.    Применение в бетонах, подвергаемых электропрогреву, комплексных добавок, в состав которых входит мочевина (карбамид), например НКМ, ННКМ, ННХКМ, не допускается в связи с тем, что мочевина разлагается при температуре выше 40° С.

Применение в качестве противоморозной добавки поташа К2СО3 не разрешается вследствие того, что прогретые бетоны с поташом имеют значительный (более 30%) недобор прочности по сравнению с эталоном.

7

2.3.    В качестве добавок, предотвращающих ускоренное загустевание бетонной смеси, рекомендуется использовать -следующие п ов е р хн остн о — акт ивн ы е вещества (ПАВ):

сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ) (ОСТ 81-79-74);

сульфитно-спиртовую барду (ССБ) (ГОСТ 8518— 57);

.мылонафт (ГОСТ 13302-67).

2.4.    Используемые цементы должны соответствовать требованиям ГОСТ 10178-62. Наиболее эффективно применение особобыстро твердеющих и высоиоалитовых (содержание трехкальциевого -силиката более 55%) портландцементов. Эффективно также применение али-товых портландцементов (содержание трехкальциевого силиката 50—55%) марки -не ниже 400.

Допускается применение портландцементов марки 300 при отсутствии более активных.

‘Использовать шлакопортландцементы следует с учетом их более продолжительного твердения при температурах до 70° С по сравнению с портландцементами для достижения аналогичной прочности, а также с учетом пониженной морозостойкости бетонов на этих цементах.

Применение иуццолановых портландцементов допускается лишь в случаях, когда это требуется проектом, после экспериментальной проверки прочности бетонов на этих цементах, приобретаемой после электропрогрева.

Пластифицированные и гидрофобные цементы можно использовать после проверки прочности бетонов на этих цементах, приобретаемой после электропрогрева.

Цементы для бетонов с противоморозными добавками, подвергаемых электропрогреву, не должны содержать более 8% трехкальциевого алюмината во избежание дефектов структуры и недобора прочности.

Использование глиноземистых цементов и смешанных цементов на их основе не допускается.

2.5. Песок для бетонов с противоморозными добавками, подвергаемых электропрогреву, должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-67, крупный заполнитель— требованиям ГОСТ 10268-70.

В бетонах с добавкой, включающей нитрит натрия,.

8

заполнитель не должен содержать активный кремнезем (‘включения опала, халцедона, обсидиана и т. п.)12

2.6. Подбор состава бетона (раствора) производится одним из общепринятых способов.

Следует учитывать, что введение добавок может заметно влиять на изменение подвижности смеси во времени. Добавку CaCb+NaCl, существенно ускоряющую загустеваете смеси, рекомендуется вводить вместе с пластифицирующей добавкой ПАВ в количестве до 0,5% массы цемента. Добавки CaiCl₂+NaN0₂ и CaCl₂-f-+ННК при низких положительных и отрицательных температурах незначительно ускоряют загустевание смеси, при этом количество пластифицирующей добавки ПАВ не должно превышать 0,2% массы цемента. Необходимая величина добавки ПАВ должна быть определена лабораторным путем для конкретного -состава смеси и условий бетонирования. Добавка NaN0₂ улучшает удобоукладываемость бетонной смеси и позволяет уменьшить ее начальное водосодержание.

При подборе состава бетона (раствора) необходимо обеспечивать требуемую подвижность омеси с учетом предполагаемого времени от ее приготовления до укладки и ее температуры в момент окончания укладки.

2.7. В связи с тем что при использовании цементов с содержанием в клинкере С₃А более 8% бетоны с пр оти’вом ор о эн ы м и добавками имеют недобор прочности, рекомендуется до начала бетонных работ изготовить в лабораторных условиях образцы из бетона конкретного состава, содержащего про типом о р оэн у ю добавку. Образцы после остывания должны быть подвергнуты электропрогреву -с последующим определением их прочности и сравнением ее с прочностью эталона.

Методы зимнего бетонирования

Основные методы производства бетонных работ при пониженных температурах, сопряженные с риском замерзания воды в бетонной смеси.

1. Разработан в СССР в период индустриализации, когда в 30-х годах прошлого века возводились т.н. «гиганты индустрии», когда бетонные работы производились в огромных объемах. Технология производства работ заключается в нагреве бетонной смеси электродами до температуры 25С-45С. Если при доставке бетонной смеси с бетонного завода или узла температура ее будет выше, бетон начинает схватываться и укладывать его будет невозможно. Подогретую смесь заливают в формы или опалубку и защищают от замораживания путем укрытия бетонной смеси в опалубке теплоизоляционными материалами (рекомендуется использовать специальные минеральные маты и пленки). Технология: Затвердевание бетона происходит за счет температуры разогретого бетона и тепла, которое выделяется за счет химических реакций гидратации цемента и полимеризации бетона.

2. Добавка CEMMIX CemFrio – при замесе равномерно распределяется в массе раствора и позволяет за счет прохождения при замешивании бетонной смеси химических реакций понизить температуру замерзания жидкости, и повышает скорость затвердевания бетона в условиях низких температур. Количество воды для замеса уменьшается, это в итоге повышает многие характеристики бетона (прочность, морозостойкость).

3. Состоит в повышении температуры уложенной бетонной смеси до необходимой, и обеспечения этой температуры некоторое время, пока бетонная смесь на наберет требуемую прочность.

   • Электроды в виде стержней или полос устанавливают в теле бетона (иногда на его поверхности), кабели подключают к специальным трансформаторам. Подаваемое электричество создает между электродами и бетоном силовые поля, которые обогревают всю массу бетона, потерь тепла в окружающую среду не происходит. Необходимую температуру прогрева задают при помощи регуляторов на трансформаторах. Твердые и сухие вещества, составляющие бетонную смесь, имеют большое электрическое сопротивление, водя является проводником электричества, ток проходит через влажную смесь и ее разогревает/

   • Греющий провод прокладывают внутри опалубки при бетонировании, принцип работы такой же, как при электродном прогреве. Отличие в том, что провод не удаляется из конструкции, а остается там навсегда.

   • Метод построен на принципе магнитной индукции. Опалубку с уложенным бетоном окружают специальными электрическими кабелями, получается электромагнитная катушка. Эта схема работает от переменного тока и разогревает свежеуложенный бетон изнутри.

   • Выполняется при помощи переносных промышленных обогревателей инфракрасного излучения. Разогрев бетона происходит с высокой скоростью, поэтому требуется постоянный контроль за температурой бетона. Для этого на обогревателях установлены регуляторы напряжения, нахождение рядом дежурного оператора обязательно.

ОСОБЕННОСТИ КОНТРОЛЯ

6.1.    При работе на неоттаянных заполнителях необходимо контролировать поступающий в смеситель песок, чтобы исключить попадание комков размером более 10 мм.

6.2.    Вид применяемого цемента следует контролировать по заводскому паспорту на каждую партию цемента. Содержание в цементе трехкальциевото алюмината устанавливается по -справке завода-изготовителя, которую он обязан выслать по письменному запросу строительной лаборатории.

6.3

   Особое внимание должно быть обращено на контроль за правильным приготовлением (растворов добавок

Не реже двух раз в смену необходимо проверять концентрацию растворов, определяя их ’.плотность с помощью ареометров и измеряя температуру.

Также не менее двух раз в смену следует проверять

выпадение осадка в емкостях для растворов и отсутствие льда в случае, если емкость находится в неотапливаемом помещении.

6.4.    Контроль дозирования рабочих растворов добавок следует осуществлять не реже двух раз в смену путем проверки настройки дозаторов или (визуальной проверки правильности дозирования с помощью мерной посуды.

6.5.    Проверку фактической величины удельного электрического сопротивления при остывании бетона с добавкой до расчетной температуры (см. п. 3.6) производит строительная лаборатория, используя методику определения удельного электрического сопротивления бетона, изложенную в «Руководстве по электротермо-обработке (бетона». При этом образец из бетона с добавкой должен остывать в специальной форме на морозе с измерением температуры бетона техническим термометром. Напряжение на электроды формы следует подавать только в моменты измерения электрического сопротивления бетона.

6.6.    В процессе укладки бетонной смеси и до начала электропрогрева бетона следует контролировать температуру смеси и бетона на наиболее быстро остывающих участках не реже одного раза в час. В случае приближения температуры к минимально допустимой для данной концентрации добавок бетонщики и электрики должны быть предупреждены о необходимости ускорить укладку смеси, установку и подключение электродов.

6.7.    Контроль при электропрогреве и проверка качества прогретого бетона должны производиться так же, как и при электропрогреве бетона без добавок.

Зимний бетон в домашних условиях

В составе проекта производства работ разрабатываются мероприятия, которые обеспечивают:

1. Предотвращение замерзания бетонного раствора в период транспортировки, укладки и уплотнения.
2. Предупреждение замерзания свежеуложенного бетона вплоть до достижения критической прочности.
3. Благоприятные тепло-влажностные условия набора прочности твердеющего бетона.

Готовая бетонная смесь, поступающая на стройку, должна иметь температуру не ниже 5°С. Для этого замешивание производят на теплой (до 70°С) воде, а заполняющие материалы прогревают.

При длительной транспортировке готовой бетонной смеси и невозможности использовать подогрев, применяют противоморозные добавки.

Различают два основных метода зимнего бетонирования:

1. теплый бетон;
2. холодный бетон.

Широко распространенные противоморозные присадки – электролиты, соли Na и K, но их применение имеет некоторые ограничения:

1. натриевые соли не применяют в армированном бетоне, поскольку они приводят к коррозии арматуры;
2. некоторые виды портландцемента (например, высокощелочные или полученные из клинкера с высоким содержанием алюмосиликатов) не применяются совместно с электролитами;
3. соли натрия и калия не применяются в смесях с заполнителем потенциально реакционно-способных пород;
4. соли-электролиты должны проверяться опытным путем на образование высолов.

Современные комплексные противоморозные добавки не имеют недостатков солей-электролитов, обеспечивают возможность вести бетонные работы при низких температурах и обладают комплексным действием (не только противоморозным, но и пластифицирующим и другими).

Теплым называют бетон, который после укладки подвергается различным прогревающим и обогревающим процедурам.

При домашнем строительстве бетонирование в условиях отрицательных температур допустимо для объектов невысокой важности

Для самостоятельных работ используют замес на подогретой (не выше 70°С) воде.

В домашних условиях применение прогрева бетона или устройства тепляков не выгодно; на первый план выходят специальные противоморозные добавки, которые позволяют успешно проводить бетонные работы в зимнее время.

В зимнее время для понижения температуры замерзания свободной воды в бетонный раствор добавляют соль (хлорид натрия) или другие соли натрия и калия, которые работают как электролиты.

Применение солей может привести к коррозии арматуры и появлению высолов на готовом бетоне. Оптимальный вариант – использование комплексных противоморозных добавок и пластификаторов.

Что такое бетон с противоморозными добавками?

Специальные присадки или цельные комплексы компонентов вводят в состав противоморозных бетонов на этапе приготовления раствора. Наличие одних соединений препятствует замерзанию воды, присутствие других изменяет кинетику реакций схватывания и ускоряет процесс набора критической прочности.

Качество противоморозных присадок (состав и свойства) устанавливается наряду с другими добавками стандартом ГОСТ 24211-2008. Чтобы защитить железобетонные сооружения от коррозии, применение отдельных компонентов регламентируется ГОСТ 31384-2008.

Достоинства

Достоинства противоморозных присадок:

• открывают возможность бетонированию в любое время года;
• упрощают транспортировку жидкого бетона при отрицательной температуре;
• снижают востребованность систем подогрева для качественного схватывания раствора;
• увеличивают прочность бетонного монолита;
• снижают расход раствора, по сравнению с обычной рецептурой.

О достоинствах противоморозных присадок можно судить из следующего видео:

Недостатки

Недостатки специальных добавок:

• способствуют появлению солевых разводов на поверхности бетона, практически не поддающихся удалению;
• существенно уменьшают прочность бетонного камня при неправильно рассчитанных пропорциях, нарушении технологии приготовления или схватывания;
• отдельные компоненты могут быть токсичными и непригодными для использования в жилых помещениях.

Противоморозные добавки

По своему действию противоморозные добавки делятся на три группы:

1. Антифризы (поташ, нитрит натрия, хлориды кальция и натрия). Снижают температуру застывания воды. Время отвердевания немного уменьшают.

2. Ускорители отвердевания (поташ, смеси хлорида кальция с карбамидом или нитритом кальция). Суть их работы в увеличении скорости растворения силикатных компонентов цемента, в результате чего образуются соли, снижающие точку замерзания раствора.

3. Сульфаты. Эти соли выделяют тепло, благодаря чему ускоряют протекающие в растворе реакции.

Основные компоненты противоморозных добавок и их воздействие на бетон.

Противоморозные присадки бывают сухими и жидкими.

Сухие добавки:

1. Поташ (карбонат калия). Ускоряет застывание бетона, снижает температуру замерзания смеси. Используется совместно с тетраборатом натрия (бурой), так как в чистом виде снижает прочность бетона. Смесь с добавлением поташа быстро схватывается, что усложняет укладку, поэтому нуждается в добавлении суперпластификатора.

1. Тетраборат натрия. Может использоваться вместе с поташем либо как самостоятельная добавка, которая сохраняет структуру бетона после размораживания, уменьшает водопроницаемость бетона, увеличивает его прочность и предотвращает растрескивание.

2. Формиат натрия (кальция). Ускоряет отвердевание бетона и работает как пластификатор. Применяется совместно с лигносульфнатом нафталина.

1. Нитрит натрия. Снижает точку замерзания воды в смеси. Может использоваться при температуре от 0° до минус 25° С.

Определить наличие этих компонентов в комплексной добавке можно по маркировке:

1. М – мочевина (карбамид),

2. НК – нитрит кальция,

3. М НК – мочевина и нитрат кальция,

4. ХК – хлорид кальция (не применяется в армированном бетоне, так как способствует коррозии),

5. П – карбонат калия (поташ).

К жидким добавкам относится аммиачная вода, которую получают путем растворения в воде аммиачного газа. Эта присадка не только придает морозоустойчивость бетону, но и не способствует коррозии арматуры, в отличие от многих других противоморозных добавок. Кроме того, она замедляет застывание бетона, а не ускоряет его.

Типы добавок

Добавки промышленного производства обычно выполняют несколько функций:

1. снижают температуру замерзания смеси;

2. регулируют скорость набора прочности;

3. ускоряют протекающие в растворе реакции;

4. изменяют характеристики смеси.

Противоморозные добавки могут одновременно придавать бетонному раствору дополнительные характеристики:

1. Увеличивают подвижность смеси, способствуя ее оптимальному распределению, уменьшают количество цемента в смеси, повышают влагостойкость бетона (пластификаторы). Изготавливаются на основе органических полиакрилатов либо сульфатов меламиновой смолы или нафталина.

2. Повышают прочность бетона (упрочняющие добавки). Содержат сульфаты железа, алюминия, нитрит и хлорид кальция.

3. Противодействуют коррозии арматуры, увеличивая срок службы изделий (коррозионностойкие).

4. Регуляторы подвижности. Продлевают время работы с бетоном, препятствуя быстрому схватыванию.

Комплексные добавки обеспечивают воздействие по нескольким направлениям.

Расход добавок для бетона

Пропорции добавления присадок в бетонную смесь могут быть разными у разных добавок. Эту информацию необходимо уточнять в инструкции. Несоблюдение рекомендаций производителя влечет снижение качества бетона.

Обычно расход добавок невелик и варьируется в пределах 1-2%.

Антифризы добавляют в концентрации 10-15% от массы раствора; усилители отвердевания – 3-5% от массы цемента; соли-ускорители – 2-4% от общей массы.

Расход добавок может зависеть от следующих факторов:

1. температура воздуха;

2. температура раствора;

3. уход за бетоном во время набора прочности.

Области применения

Противоморозные добавки необходимы при работе с объектами, которые находятся на открытом воздухе или в неотапливаемом (строящемся) помещении:

1. монолитных конструкций;

2. фундаментов;

3. стяжек.

Меры предосторожности

Большинство противоморозных присадок – агрессивные химические вещества; некоторые из них токсичны.

Правила работы с добавками:

1. Надеть спецодежду и резиновые сапоги.

2. Использовать респираторы, защитные очки, перчатки.

3. При работе в помещении обеспечить проветривание.

4. Избегать попадания добавок на кожу. Если это произошло, тщательно промыть водой и мылом.

   

   

   

   

   

   

5. При попадании в глаза обильно промыть и немедленно обратиться к врачу.

6. По окончании работ вымыть лицо и руки.