БЕТОНЫ С ПРОТИВОМОРОЗНЫМИ ДОБАВКАМИ

Применение в зимних условиях бетонов с противоморозными добавками позволяет обойтись без прогрева уложенного бетона и отогрева основания. Добавки вводятся в бетонную смесь при ее приготовлении в виде водных растворов.

В бетонах с противоморозными добавками при отрицательных температурах сохраняется жидкая фаза, что обеспечивает возможность протекания процессов гидратации (взаимодействия цемента с водой) и, как следствие, твердение и набор прочности бетоном на морозе.

Свойства бетонов с противоморозными добавками обусловлены свойствами водных растворов этих добавок. На рисунке приведена диаграмма состояния водного раствора NaNO₂ при температурах ниже 0ºС.

Свободная вода в растворах замерзает постепенно, по мере охлаждения. При этом из раствора начинает выкристаллизовываться “пресный” лед, концентрация добавки в оставшейся жидкой фазе при этом увеличивается. При достижении температуры -19,6ºС раствор полностью замерзает при предельной концентрации 28%. Точка замерзания раствора называется эвтектической.

Эвтектическая точка для растворов каждой добавки постоянна и не зависит от их исходной концентрации. Но последняя определяет соотношение растворной части и льда при охлаждении раствора.

Анализ приведенной диаграммы позволяет сделать следующие выводы:

1. Бетоны с противоморозными добавками замерзают при температуре близкой к эвтектической (для примененной добавки).

2. Область применения той или иной противоморозной добавки ограничена температурой замерзания ее растворов.

Допустимый температурный предел применения добавки назначается выше эвтектической температуры ее растворов. Например, нитрит натрия NaNO₂ рекомендуется применять при температуре до -15 ºС при эвтектической температуре -19,6 ºС. Обусловлено это тем, что с повышением концентрации раствора в нем уменьшается содержание “свободных” молекул воды, способных взаимодействовать с минералами цемента.

3. Количество добавки определяется температурой выдерживания бетона (из условия обеспечения достаточного для протекания процессов гидратации объема воды).

4. При эвтектической температуре вся жидкая фаза в бетоне переходит в лед с увеличением объема, при этом неизбежно нарушение структуры и снижение конечной прочности. Поэтому до замерзания бетон с противоморозной добавкой должен набрать критическую прочность равную 20% от проектной.

Рекомендуется применять следующие противоморозные добавки:

– поташ – П;

– нитрит натрия – НН;

– нитрат кальция с мочевиной – НКМ;

– нитрит-нитрат-хлорид кальция – ННХК;

– хлорид кальция в сочетании с хлоридом натрия – ХК+ХН;

– хлорид кальция в сочетании с нитритом натрия – ХК+НН;

– нитрат кальция в сочетании с мочевиной – НК+М;

– нитрит-нитрат кальция в сочетании с мочевиной – ННК+М;

– нитрит-нитрат-хлорид кальция в сочетании с мочевиной – ННХК+М.

Противоморозные добавки по механизму действия условно можно разделить на две группы:

1 группа включает добавки, понижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона и практически не влияющие на скорость структурообразования. К этой группе относятся ХН, НН и М. Бетон с этими добавками медленно набирает прочность в раннем возрасте.

2 группа включает добавки, которые сильно ускоряют схватывание и твердение, а их растворы имеют достаточно низкую эвтектическую температуру. К этим добавкам принадлежат П, ХК, НК, ННК.

В связи с изложенным, рекомендуется применение комплексных добавок, позволяющих получать бетонные смеси оптимизированные по температуре замерзания, скорости твердения и степени агрессивности к арматуре.

Область применения бетонов, определенная свойствами комплексных добавок, приведена в табл. 3.1.

Таблица 3.1