Бетонирование с применением противоморозных добавок

Противоморозные добавки предназначены для предотвращения замерзания жидкой фазы бетонной смеси, имеющей начальную положительную температуру, в период твердения при отрицательных температурах. Сущность способа заключается во введении в бетонную смесь при ее приготовлении добавок, понижающих температуру замерзания воды, обеспечивающих протекание реакции гидратации цемента и твердения бетона при температуре наружного воздуха ниже 0°С. Добавки вводят в бетонную смесь в виде водных растворов рабочей концентрации, которые получают смешиванием концентрированных растворов добавок с водой затворения и подают в бетоносмеситель через дозатор воды.

Растворы солей значительно продлевают время существования жидкой фазы, обеспечивая тем самым протекание реакции гидратации даже в условиях отрицательных температур. К числу используемых солей относятся нитрит натрия (НН), нитрит калия (НК), поташ (П), хлористый натрий (ХН) и др. Применяют также ряд комплексных соединений: нитрит кальция с мочевиной (НКМ), нитрат кальция + мочевина (НК+М), нитрит нитрат кальция + мочевина (ННК+М), нитрит нитрат хлорида кальция (ННХК), хлорид кальция + нитрит натрия (ХК+НН), нитрит нитрат хлорида кальция + мочевина (ННХК + М).

Противоморозные добавки вводят в бетонную смесь в процентном отношении к массе цемента. Подбор состава бетона с требуемыми добавками производят с учетом типа и условий эксплуатации монолитной конструкции, температуры наружного воздуха. Количество вносимых добавок увеличивается с понижением температуры воздуха.

Бетоны классов В10, В20, В30 и выше к моменту замерзания должны набрать прочность не ниже, соответственно, 30, 25 и 20% проектной прочности.

Зависимость прочности бетона от применяемых добавок приведена в табл. 1.

Таблица 1. Влияние противоморозных добавок на формирование прочности бетона

Сроки твердения, дни	Прочность бетона с добавками, % от R2e, при /, "С
хлористые соли	нитрат натрия	поташ
-5	-10	-15	-5	-10	-15	-5	-10	-15	-20	-25

Противоморозные добавки по-разному влияют на свойства бетонной смеси и бетона. Например, СаС1₂ в бетоне быстро связывается, в связи с чем бетонная смесь густеет; концентрация СаС1₂ в жидкой фазе снижается, что может привести к замерзанию бетона. Если в бетонную смесь добавить более 2,5% СаС1₂ от массы цемента, то она быстро схватывается, особенно при температурах, близких к 0 °С. Поэтому СаС1₂ в качестве самостоятельной добавки применяют очень редко.

Бетон с NaCI медленно набирает прочность в раннем возрасте. Кроме того, для сохранения жидкой фазы в бетоне при низких температурах в него добавляют большое количество хлористого натрия (при температуре твердения — 20°С содержание NaCI должно составлять 15% от массы цемента). Поэтому обычно применяют двухкомпонентную добавку, состоящую из СаС1₂ и NaCI. Суммарное количество двухкомпонентной добавки не должно превышать 7,5% от массы цемента, что обеспечивает твердение бетона при температуре до - 15°С (табл. 2).

Таблица 2. Рекомендуемые количества противоморозных добавок

Температура твердеющего бетона, "С, до	Количество безводной соли от массы цемента, %
СаС12+ NaCl	NaN02	К2СОз
- 5	0 + 3
- 10	1,5 + 3,5
- 15	4,5 + 3
-20
-25

Поташ является высокоэффективной противоморозной добавкой. Однако при больших добавках поташа прочность бетона снижается вследствие разрушения гидросиликатов кальция. Поэтому в бетонную смесь вводят 15% поташа от массы цемента, что обеспечивает твердение бетона до - 25 °С.

Нитрит натрия — слабая противоморозная добавка. Ее вводят в бетонную смесь в количестве < 10% от массы цемента, что обеспечивает твердение бетона при температурах до - 15°С. Так как вода при отрицательных температурах обладает более низкой активностью, чем при положительной, близкой к 0°С, то твердение бетона протекает довольно медленно.

Критическая прочность для бетонов с добавками хлористых солей установлена не ниже 20% от проектной и не менее 5 МПа. Для бетонов с добавками поташа или нитрита натрия критическую прочность принимают, как для бетона без добавок. Бетоны с добавками хлористых солей можно применять в неармированных конструкциях и в конструкциях, армированных конструктивной арматурой.

Бетоны с противоморозными добавками нельзя применять в конструкциях, подверженных динамическим нагрузкам; в предварительно напряженных конструкциях; в частях конструкций, расположенных в зоне переменного уровня воды; в железобетонных конструкциях, находящихся в непосредственной близости (в пределах до 100 м) от источников тока высокого напряжения; при возведении монолитных дымовых и вентиляционных труб и др.

Укладывают и уплотняют бетоны с противоморозными добавками так же, как и обычные бетоны. Приготовление бетонной смеси имеет некоторые особенности. Температура бетонной смеси с противоморозными добавками, уложенной в опалубку, устанавливается расчетом, но должна быть не менее чем на 5°С выше температуры замерзания раствора затворения.

Бетонную смесь с добавкой NaCI + СаС1₂ или с К₂СО₃рекомендуется применять при температурах 3...5 °С, а также при отрицательной температуре (не ниже -5 °С), но при условии, что щебень или гравий не будут иметь наледи и смерзшихся комьев, а песок будет оттаявшим. Хлористые соли добавляют в смесь в виде дозируемых по расчету концентрированных водных растворов после предварительного перемешивания цемента, 70% воды и заполнителей.

Если после укладки бетона температура его стала ниже расчетной, принятой при установлении концентрации водных растворов противоморозных добавок, то уложенный бетон утепляют или прибегают к искусственному обогреву до момента достижения бетоном необходимой прочности. Добавки эффективно ускоряют в 1.2...2 раза процесс твердения.

Бетоны с небольшим количеством добавок хлористых солей до 2%, поташа и нитрита натрия до 5% от массы цемента готовят на подогретых заполнителях и горячей воде. При этом при выходе из смесителя температура бетонной смеси может находиться в пределах 25...35 °С, снижаясь к моменту укладки в опалубку до 20 °С. Бетонную смесь укладывают в утепленную опалубку и после виброуплотнения закрывают слоем теплоизоляции. Твердение бетона происходит как результат термосного выдерживания с положительным воздействием химических добавок. Этот способ рекомендуется в основном для малоармированных и неответственных конструкций.

Следует учитывать, что увеличение количества добавок соляной кислоты и ее солей вызывает коррозию арматуры, а большое количество поташа или нитрита натрия резко снижают удобоукладываемость бетонной смеси.

В практике зимнего бетонирования часто применяют комплексные способы использования методов зимнего бетонирования для достижения определенных целей, в частности ускорения процессов твердения. Для сокращения сроков твердения бетона с противоморозными добавками используют бетонную смесь, приготовленную на подогретых составляющих, осуществляют тепловую изоляцию бетонируемых конструкций.

Холодные бетоны готовят с увеличенным количеством добавок, допустимо приготовление смеси без подогрева заполнителей и воды. Добавки в количестве 10... 15% от массы цемента резко снижают точку замерзания воды в бетонной смеси. В результате процессы гидратации цемента прекращаются лишь при весьма низких температурах наружного воздуха до -25 °С. Заполнители для приготовления холодного бетона не должны иметь комьев и наледи, песок требуется только оттаявший.

Холодную бетонную смесь укладывают в неутепленную опалубку и на неотогретое основание. Поверхность покрывают утеплителем для предотвращения вымораживания воды из верхних слоев конструкции. При применении поташа, снижающего удобоукладываемость смеси, в нее в качестве пластификатора вводят сульфитно-спиртовую барду в количестве 0,2...2% от массы цемента. Бетонная смесь набирает прочность очень медленно, через 7 сут после укладки она не превышает 20...25% от марочной, к 28-дневному сроку — всего 40...50% требуемой прочности; марочная прочность достигается только через 170... 180 сут. Используют холодные бетоны ограниченно из-за чрезмерной коррозии арматуры и снижения прочностных свойств. Их применяют для неармированных и в основном неответственных конструкций — подготовка под полы и фундаменты, подбетонки, основания дорожных покрытий и т.д.

Преимущества технологии с использованием противоморозных добавок заключаются в минимальных затратах труда на ее реализацию. Недостатками являются самый продолжительный период приобретения критической и марочной прочности, ограничения в применении, негативные последствия при нарушении требований по применению солей (коррозия арматуры, высолы на поверхности бетона и др.).

Дата добавления: 2015-06-25