Добавки в бетон Справочное пособие

ПРОТИВОМОРОЗНЫЕ ДОБАВКИ

Противоморозные добавки занимают важное место среди других добавок в бетон. Они нашли широкое применение при возведении монолитных и сбор­но-монолитных бетонных и же­лезобетонных конструкций и сооружений, монолитных час­тей сборно-монолитных конст­рукций, включая бетонирова­ние в скользящей опалубке, для замоноличивания стыков сборных конструкций и при из­готовлении сборных бетонных и железобетонных конструкций в условиях строительных пло­щадок и полигонов при устано­вившейся температуре наруж­ного воздуха или грунта ниже + 5 °С и минимальной суточной температуре ниже 0 вплоть до —30 °С (температура бетона, при которой он с некоторыми противоморозными добавками, хотя и медленно, но системати­чески набирает прочность за счет гидратации цемента, сос­тавляет —25 °С).

Введение противоморозных добавок — технологически наи­более простой, удобный и эко­номически выгодный способ зимнего бетонирования.

Этот способ в 1,2—1,4 раза экономичнее, чем способ паро - прогрева и бетонирования с предшествующим ограждением сооружения и его утеплением изнутри и в 1,3—1,5 раза экономичнее электропрогрева и электрообогрева.

Безобогревное зимнее бето­нирование благодаря примене­нию противоморозных добавок позволяет экономить тепло - и электроэнергию при более гиб­кой технологии проведения ра­бот.

Кроме этого традиционного использования противомороз­ных добавок возможно также их сочетание с «методом термо­са»[25], паро - или электропрогре­вом и электрообогревом. При этом достигается ускорение вво­да сооружений в эксплуатацию, сокращение расхода добавки, а при использовании электро­прогрева и электрообогрева — также экономия электроэнер­гии.

В СССР накопился более чем 30-летний опыт применения противоморозных добавок для безобогревного бетонирования, в том числе в районах с суровым климатом. За это время в раз­личные конструкции и сооруже­ния уложены миллионы кубо­метров бетона с противомороз­ными добавками, что позволило обобщить результаты и наме­тить некоторые пути совершен­ствования безобогревного зим­него бетонирования.

С учетом областей приме­нения противоморозные добав­ки Можно разделить на две группы.

К Добавки, понижающие температуру замерзания жид­кой фазы бетрна и принадле­жащие к числу либо слабых ускорителей, либо замедлителей схватывания и твердения це­мента. К ним относятся неко­торые сильные электролиты, такие, как очень популярный в СССР нитрит натрия [1] и хло­рид натрия [2], слабые электро­литы, например, водные раство­ры аммиака, неэлектролиты, вещества органического проис­хождения, например много­атомные спирты и карбамид [3].

2. Добавки, совмещающие в себе способность к сильному ускорению процессов схватыва­ния и твердения цементов с хо­рошими антифризными свойст­вами. К ним относятся поташ, добавки на основе хлорида кальция — смеси хлорида каль­ция с хлоридом натрия [1], нитритом натрия, нитрит-нитра­том кальция, нитрит-нитратом кальция и мочевиной и некото­рые другие.

Кроме этих основных двух групп противоморозных доба­вок в отдельных случаях при зимнем бетонировании исполь­зуют вещества со слабыми ан­тифризными свойствами, но от­носящиеся к сильным ускорите­лям схватывания и твердения цемента, одновременно вызы­вающие сильное тепловыделе­ние на ранней стадии тверде­ния бетонной смеси и бетона. Эти Аобавки выбирают из числа тех, которые способствуют быстрому образованию плот­ной микрокапиллярной струк­туры цементного камня, напри­мер сульфаты трехвалентного железа и алюминия [3]. Масштабы их применения неве­лики, но они представляют определенный научный интерес.

В табл. 8.1 приведены стан­дарты и технические условия на химические вещества, ис­пользуемые в СССР в качестве противоморозных добавок. Большинство этих веществ производится и для других це­лей; только такие продукты, как нитрит-нитрат кальция и нитрит-нитрат-хлорид кальция, применяются специально как добавки и выпускаются хими­ческой промышленностью по техническим условиям, согласо­ванным со строителями.

Из данных работы [4] сле­дует, что в США фирмой «Грейс» намечено производство противоморозной добавки на основе технического нитрита кальция, обладающей, как ННК и ННХК, функциями ускори­теля схватывания и твердения цемента.

В районах со сравнительно мягким климатом, где темпера­тура бетона, как правило, не бывает ниже —10 °С, можно достаточно успешно применять карбамид. Эта противомороз - ная добавка одновременно пластифицирует бетонную смесь и обеспечивает спокойный невысокий темп твердения бето­на [3]. Указанные свойства карбамида частично исполь­зуются в комплексных добав­ках ННКМ и ННХКМ, пред­
ставляющих собой смесь соот­ветственно мочевины с нитрит - нитратом кальция и нитрит - нитрат-хлоридом кальция.

Ниже будет показано, что подобные комбинации относят­ся к числу наиболее эффектив­ных противоморозных добавок с широким температурным диа­пазоном действия, в которых оптимально сочетаются дос­тоинства каждого компонента, входящего в их состав.

Из изложенного ясно, что противоморозные добавки вы­полняют свои функции прежде всего за счет снижения ими температуры замерзания воды. Поэтому наиболее обоснованно и правильно назначать их дози­ровку к массе воды затворения, что особенно четко проявляется при изменении водоцементного отношения (В/Ц).

Так, при постоянстве дози­ровки в расчете на массу це­мента бетонная смесь находит­ся в тем более тяжелых усло­виях твердения при температу­ре ниже 0 °С, чем выше ее В/Ц, чего не наблюдается при назна­чении добавок к воде затворе­ния. Поэтому в отличие от до­зировки органических поверх­ностно-активных веществ кон­центрация противоморозных добавок во всех таблицах дает­ся в процентах к воде затво­рения. Это оказалось удобным и при приготовлении добавок, которые вводятся в виде водных растворов.

При необходимости прове­дения технико-экономических сопоставлений с добавками дру­гого назначения эту дозировку легко пересчитать на цемент; для среднестатистических дан­ных можно принять, что водо­цементное отношение равно 0,5.