Противоморозные добавки

Укладку бетонной смеси с  противоморозной добавкой следует  вести непрерывно, а если это невозможно, то поверхность бетона нужно утеплять. При снегопадах и сильном ветре  бетонирование производят в легких тепляках.

Выдерживание бетонной смеси  и бетона с противоморозными добавками  и уход за ними. При возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций  во избежание потерь влаги, попадания  осадков и образования высолов необходимо их открытую поверхность укрывать слоем гидроизоляционного материала сразу же по окончании бетонирования, а также обеспечить их утепление.

При распалубливании конструкций их прочность должна составлять: для предварительно напряженных конструкций – не менее 80% проектной; для конструкций, сразу же подвергаемых циклическому замораживанию и оттаиванию,– не менее 70% проектной.

Имеется опыт зимнего безобогревного бетонирования в вертикальной скользящей опалубке с введением в бетонную смесь противоморозных добавок – нитрита натрия и поташа ив горизонтальной скользящей опалубке с введением добавок НКМ и ННКМ. Эта технология в сочетании с применением противоморозных добавок позволяет механизировать работы и вести их непрерывно, что сокращает сроки строительства и снижает себестоимость стен в среднем на 20%.

Бетонные смеси с добавками  нитрита натрия и поташа можно  использовать при возведении в вертикальной скользящей опалубке внутренних стен жесткости (ядер) в крупнопанельных  многоэтажных зданиях, приставных и  внутренних стен монолитных лифтовых и лестничных блоков в многоэтажных кирпичных и каркасных зданиях  и наружных стен многоэтажных зданий.

Бетонные смеси с добавками  НКМ и ННКМ применяются при  возведении в горизонтальной скользящей опалубке монолитных стен линейных сооружений. Специфика этой технологии требует  получения плотного бетона, что ограничивает В/Ц значением 0,5–0,55. а подвижность бетонной смеси (по осадке конуса) – значением 60–80 мм.

Заполнение опалубки бетонной смесью необходимо осуществлять постоянно, с хорошим уплотнением, каждый последующий  слой следует укладывать до начала схватывания предыдущего. Первоначальное передвижение опалубки производят сразу  же после ее заполнения бетонной смесью. При этом нижний слой бетона должен приобрести минимальную прочность 0,1–0,2 МПа для сохранения приданной  ему формы. В дальнейшем передвижение опалубки осуществляют непрерывно со скоростью, определяемой сроками схватывания  цемента и интенсивностью его  твердения.

Оптимальная скорость передвижения опалубки в каждом конкретном случае определяется лабораторией. Для бетонирования  в вертикальной скользящей опалубке с добавками.

Водоотделение и реологические свойства бетонной смеси.

Для бетонных смесей с наиболее популярными противоморозными добавками  водоотделение и связанная с ним седиментация твердых частиц нехарактерны. Это объясняется тем, что, за редким исключением, такие добавки – сильные ускорители схватывания цемента. Кроме того, противоморозные добавки, вводимые в сравнительно больших дозировках, повышают вязкость жидкой фазы бетонной смеси; в этом же направлении действует и пониженная температура.

Опасность водоотделения возрастает при использовании комплексных добавок, содержащих кроме противоморозных сильные замедлители схватывания и пластифицирующие добавки, а также при работе с нитритом натрия, карбамидом, аммиаком и некоторыми другими веществами, относящимися либо к слабым ускорителям, либо к замедлителям схватывания бетонной смеси. В этом случае принимают обычные меры по устранению водоотделения: изменяют состав бетонной смеси за счет увеличения количества песка, понижения его модуля крупности, введения высокодисперсных минеральных добавок и т. д.

Применяемые в качестве противоморозных  добавок соли кальция проявляют  себя как слабые пластификаторы бетонной смеси, что позволяет при сохранении ее подвижности снизить водоцементное  отношение на 3–5% по отношению к  эталону – бетонной смеси без  добавок. Аналогично ведут себя и  смеси хлорида кальция с нитритом и хлоридом натрия.

Большим пластифицирующим действием  характеризуется карбамид; он же повышает подвижность бетонной смеси, если вводятся в состав таких комплексных противоморозных  добавок, как НКМ, ННКМ и ННХКМ.

Поскольку карбамид, кроме  того, удлиняет сроки схватывания  цемента, его пластифицирующий эффект, в том числе в комплексных  добавках, проявляется более четко, чем в добавках – солях кальция, не содержащих карбамида (где повышение  подвижности бетонной смеси, ощущаемое  сразу после ее приготовления, часто  не удается реализовывать из-за быстрого загустевания этой смеси).

Другие соли сколько-нибудь пластифицирующими действиями не обладают. Поэтому их, как и перечисленные  соли кальция, целесообразно сочетать с пластификаторами и суперпластификаторами.

Так, имеется положительный  опыт использования нитрита натрия с суперпластификаторами нафталинформальдегидного типа и поташа с лигносульфонатами, концентрацию которых при этом увеличивают в среднем до 0,3% (вместо 0,15% при их введении с ускорителями схватывания и твердения). В этом случае в первом приближении сохраняется пластифицирующее действие выбранных органических добавок.

Сроки схватывания бетонной смеси. Как уже указывалось, такие  распространенные противоморозные  добавки, как хлорид кальция и  комплексные добавки на его основе, а также поташ и некоторые  другие сильно сокращают сроки схватывания  цемента, что нередко делает их применение затруднительным, особенно при необходимости  транспортировать бетонную смесь на сравнительно длительные расстояния.

Поэтому даже при низкой температуре  воздуха их обычно применяют совместно  с органическими или неорганическими  замедлителями схватывания из числа  указанных ранее. Нитрат кальция, НКМ  И ННКМ незначительно ускоряют процессы схватывания бетонной смеси, а карбамид замедляет их. Нитрит натрия слабо  изменяет сроки схватывания.

Поташ, реагируя с гидроксидом  кальция и C3А, вызывает изменение  быстрое загустевание бетонной смеси, что ухудшает структуру цементного камня. Однако это компенсируется тем, что при протекании обменной реакции поташа с Са(ОН)2 смесь обогащается едким натром, имеющим эвтектическую точку – Т=8оС. Поэтому применение поташа позволяет вести зимнее бетонирование при весьма низких температурах. Положительное влияние большинства противоморозных добавок на микроструктуру цементного камня, его поровую структуру и зону контакта с заполнителем проявляется в улучшении физико – механических показателей бетона.

Нитрат кальция, НКМ и  ННКМ незначительно ускоряют процессы схватывания бетонной смеси. Нитрит натрия слабо изменяет сроки схватывания  цемента, а карбамид замедляет их.

Часто противоморозные добавки  – неорганические соли – вводят совместно с органическими поверхностно-активными  веществами: замедлителями схватывания, пластифицирующими и воздухововлекающими  добавками. При этом наблюдается  в первом приближении независимость  действия каждого компонента такой  комплексной добавки на поровую  структуру цементного камня (электролиты  обычно снижают общее возду-хововлечение, обеспечиваемое добавкой типа абиетата натрия). При подобных сочетаниях добавок разных классов удается получить оптимальную с точки зрения механических показателей и морозостойкости поровую структуру цементного камня: развитую микропористость за счет электролита и высокое воздухововлечение с формированием равномерно распределенных сферических пор благодаря введению гидрофобизирующей добавки (типа абиетата натрия). Стенки таких пор образованы плотным, дисперсным и прочным цементным камнем, сформировавшимся в присутствии противоморозных добавок.

Указанное перераспределение  пор в область все более  тонких происходит до повышения дозировки  добавок до 20–25%. Дальнейший рост концентрации практически всех противоморозных  добавок, в том числе и поташа, приводит к ухудшению параметров поровой структуры цементного камня  в бетоне.

Прочность бетона. Положительное  влияние большинства противоморозных  добавок на микроструктуру цементного камня, его поровую структуру  и зону контакта с заполнителем проявляется  в улучшении физико-механических показателей бетона. Однако в связи  с тем, что процессы гидратации цемента  вскоре после укладки бетонной смеси  в течение длительного срока  протекания при пониженной или низкой температуре, бетон твердеет медленно, и улучшение его прочностных  показателей выявляется через отдаленные промежутки времени, нередко после  оттаивания.

Такие противоморозные добавки  как ННКХ, НКМ и смесь нитрита  натрия с хлоридом кальция, повышают прочность бетона при сжатии, осевом растяжении и растяжении при изгибе, а также его ударную прочность  по сравнению с бетоном нормально-влажного твердения без добавок Существенно, что при этом не ухудшаются или  улучшаются коэффициенты, характеризующие  отношение прочности бетона при  растяжении к его прочности при  сжатии.

Важно также, что даже резкие переходы от низких температур от –20 до –30°С (вплоть до –50 °С) к температуре + 20 °С не вызывают в бетоне деструктивных процессов при условии, что такие переходы осуществляются после того, как бетон приобрел необходимую критическую прочность. Об этом свидетельствуют данные рис. 8.10, из которого следует, что кривые, отражающие рост прочности образцов после оттаивания, идут параллельно друг другу и через 28сут превышают прочность эталонных образцов.

Введение противоморозных  добавок в пониженных дозах, отвечающих их сочетанию с методом раннего  замораживания бетона, не приводит также к снижению его прочности  при сжатии и растяжении при замораживании  до –30... –35° С.

Сцепление арматуры с бетоном. Противоморозные добавки либо практически  не изменяют сцепления арматуры с  бетоном (поташ, нитрит натрия), либо несколько  повышают его (на 10-20%).Особенно велика разница в значении сил сцепления арматуры с бетоном с противоморозными добавками с бетонами без добавок, подвергшимся замораживанию в раннем возрасте. В последнем случае в связи с деструктивными процессами сцепления арматуры с бетоном снижается на 50-70%, тогда как противоморозные добавки исключают деструкцию и способствуют сохранению хорошего сцепления арматуры с бетоном.

Деформативность бетона. Ведение большинства противоморозных    добавок – солей кальция в случае твердения бетона при температуре выше 0ºС приводит к некоторому (на 5–10%) относительному увеличению деформаций усадки по сравнению с бетоном без добавки и с добавкой того же или близкого с, не выполняющей только функции ускорителя.

Другие добавки меньше влияют на усадку. Особого внимания заслуживает добавка НКМ. В ее присутствии на ранней стадии твердения  бетона наблюдается одноразовое  расширение при оттаивании. Этот результат  в условиях двух- и трехстороннего обжатия бетона можно использовать для повышения его непроницаемости. Однако этот же эффект вызывает необходимость в ограничении областей применения добавки НКМ или в ее осторожном использовании с учетом вызываемого одноразового расширения бетона.

При температуре –10ºС в бетонах с противоморозными добавками, в том числе и с НКМ, протекают деформации усадки, однако их значение не превышает 0,3 мм/м, т.е. практически совпадает с усадкой для бетонов без добавок при температуре +10ºС.

Ползучесть бетона в присутствии  противоморозных добавок несущественна, в сравнении с действием таких  же по составу добавок –ускорителей.

Модуль упругости –  достаточно структурно-чувствительный показатель бетона. Это подтверждается тем, что бетон с добавкой поташа, ухудшающего структуру цементного камня, имеет и более низкий модуль упругости, чем бетон с другими  распространенными противоморозными добавками.

Долговечность бетона. Противоморозные  добавки по-разному влияют на долговечность  бетона. В зависимости от внешней  среды, химико-минералогического и  вещественного состава цемента  и вида заполнителя рекомендуют  применять ту или иную противоморозную  добавку либо ее сочетание с другими  добавками: воздухововлекающими, газообразующими, пластифицирующими и суперпластификаторами.

Противоморозные добавки  по-разному влияют на сульфатостойкость бетона: соли кальция, вступающие с алюминатными фазами цемента и цементного камня в реакции присоединения с образованием двойных солей, снижают сульфатостойкость, а соли щелочных металлов (поташ, нитрит натрия), участвующие в реакциях обмена, повышают ее. Таким образом, влияние противоморозных добавок на сульфатостойкость бетона во многом противоположно их влиянию на его морозостойкость.

Пониженная сульфатостойкость бетона с добавками – солями кальция – объясняется тем, что эттрингит – наиболее труднорастворимое соединение в ряду двойных солей: гидросульфо-, гидрохлор-, гидронитро- и гидронитриалюминатов кальция; поэтому при наличии сульфат-ионов протекают реакции замещения анионов двойных солей с образованием эттрингита.

При небольшой дозировке  добавок – до 5% массы воды затворения – роль этих реакций в снижении сульфатостойкости невелика и часто перекрывается их положительным влиянием на структуру и прочность бетона, поэтому при концентрации сульфатов бетон с добавками ННК и ННХК по сульфатостойкости находится на уровне эталона – бетона без добавок. Однако с ростом концентрации таких солей, что характерно для противоморозных добавок, преобладает их отрицательное влияние на сульфатостойкость бетона.

Поверхностно-активные вещества (пластификаторы, суперпластификаторы и воздухо-вовлекающие добавки) способствуют повышению сульфатостойкости бетона, однако в агрессивных сульфатных средах при концентрации сульфат-ионов более 5-10-3 кг/л их введение не дает гарантированной компенсации отрицательного воздействия кальциевых солей в больших дозировках (характерных для противоморозных добавок) на сульфато-стойкость бетона. Поэтому, если известно, что конструкция или сооружение будет эксплуатироваться в жидких сульфатных средах, то помимо применения сульфатостойкого цемента следует ограничить использование таких добавок или снизить их дозировку.