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 гидротации цемента и твердения бетона при температуре наружного воздуха ниже 0ºС.

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 гидротации даже в условиях отрицательных температур. К числу используемых солей относятся нитрит натрия (НН), нитрит калия (НК), поташ (П), хлористый натрий (ХН) и др.

Противоморозные добавки добавляют 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.

Неопалубленные поверхности монолитных конструкций должны быть теплоизолированы с целью предотвращения вымораживания влаги с открытых участков. Температура укладываемого в опалубку бетона с противоморозными добавками должна быть расчетной, но не ниже +5⁰С. Бетоны классов В10, В20, В30 и выше к моменту замерзания должны набрать прочность не ниже, соответственно, 30, 25 и 20% проектной прочности.

Существуют ограничения в применении некоторых противоморозных добавок для бетонов предварительно напряженных конструкций и конструкций, которые будут подвергаться динамическим нагрузкам. Не допускается использование хлористых солей в бетонах для замоноличивания стыков сборных конструкций, имеющих выпуски арматуры или закладные детали, без их предварительной защиты от коррозии.

Применение противоморозных добавок (нитрит натрия и хлористые соли) допускается для использования при бетонировании конструкций, температура которых не опустится ниже –15ºС, а конструкций с использованием поташа – ниже –25ºС.

Благодаря химическим веществам вода при отрицательной температуре находится в жидкой фазе и способна взаимодействовать с цементом. Эти вещества, введенные в бетон, оказывают разносторонние воздействия на процессы схватывания и твердения бетона. Вещества, обладающие такими химическими свойствами, называют противоморозными добавками.

В качестве основных противоморозных добавок применяют соли соляной кислоты – хлорид кальция CaCl₂ и хлорид натрия NaCI, карбонат калия (поташ) К₂СО₃ и нитрит натрия NaN0₂. 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 (XK + НН), нитрит нитрат хлорида кальция + мочевина (ННХК + М).

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. Введение в бетон добавок понижает температуру замерзания воды, увеличивая тем самым продолжительность твердения бетона, что значительно способствует приобретению им большей критической прочности.

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 ºС, снижаясь к моменту укладки в опалубку до 20 ºС. 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.

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.).