Сантехник ...: Противоморозные добавки для бетона

Зимнее похолодание доставляет серьезные неудобства строителям при выполнении мероприятий, связанных с бетонированием. Под воздействием отрицательной температуры замедленно происходят процессы гидратации бетонного раствора, твердение которого приостанавливается. После оттаивания, состав продолжает набирать твердость, но отличается пониженной прочностью, нарушением структуры массива, вызванной расширением содержащейся в нем влаги. Применение противоморозных добавок в бетон позволяет устранить указанный комплекс проблем. В статье мастер сантехник рассмотрит их технические характеристики и основные разновидности.

Что такое холодная погода

О холодной погоде говорят, когда средняя температура опускается ниже 4 °C. Эти условия требуют специальных мер предосторожности при заливке, выравнивании, выдерживании бетона и защите его от эффектов холода. Поскольку в зимние месяцы погодные условия могут изменяться резко и быстро, требуются наработанные практики и надлежащее планирование.

Из чего состоит бетон, и как он отвердевает при различных температурах

Бетон на основе цемента обычно включает цемент, воду, песок, гравий или щебень.

В результате взаимодействия воды с мельчайшими частицами минералов цемента образуются прочные соединения. Этот процесс состоит из двух стадий:

Схватывание. Продолжительность данной стадии составляет не более 24 часов, на протяжении которых осуществляется переход из жидкого состояния в твердую фазу. Прочностные характеристики при этом довольно низкие;
Твердение. Это длительный процесс, в результате которого на протяжении месяца приобретаются эксплуатационные характеристики. Они зависят от марки раствора, введенных модификаторов, а также окружающей температуры.

Для того, чтобы бетон отвердел, требуется время. При температуре плюс 20° Цельсия первые 28 дней бетон отвердевает быстро и к окончанию этого срока набирает расчетную прочность.

Длительное отвердевание бетона можно использовать для экономии цемента. Обычно после истечения 28 суток бетонный камень продолжает упрочняться, хотя скорость процесса значительно снижается, в итоге набирается прочность больше заявленной. Если предусмотреть расчетные нагрузки на более поздний период, через 90-180 суток, количество цемента можно немного уменьшить.

Для чего нужны противоморозные добавки

В нормальных условиях бетон отвердевает при температуре от плюс 5 до 35° Цельсия. Чем ниже температура воздуха, тем медленнее будет происходить отвердевание.

При температуре ниже нуля вода в бетонном растворе начинает кристаллизоваться, и процесс отвердевания прекращается. Ледяные кристаллы нарушают процесс связывания бетона с арматурой, способствуя в дальнейшем ее отслаиванию.

Обратите внимание! Для работ с бетоном желательно, чтобы среднесуточная температура воздуха превышала +5° Цельсия. При температуре ниже –4° Цельсия бетон теряет до 50% прочности

В случае, если температура то поднимается выше нуля, то опускается ниже, бетон то набирает прочность, то прекращает. В итоге отвердевание происходит дольше.

Бетонирование желательно производить в теплое время года. Но климатические условия в большинстве регионов России таковы, что оптимальная температура для работы с бетоном случается только в очень ограниченные периоды. Замораживать стройку на полгода из-за наступления холодов не всегда выгодно.

Возможные причины бетонирования в холодный сезон:

Позволяет осуществлять заливку на сыпучих почвах. На таких грунтах проблематично выполнять земляные работы в теплый период, так как почва осыпается. Повышение твердости грунта при замерзании облегчает выполнение работ;
Существенно уменьшает сметную стоимость работ. Это достигается за счет снижения стоимости строительных материалов зимой. Благодаря сезонным скидкам уровень затрат может быть намного ниже;
Обеспечивает сокращения сроков выполнения строительных мероприятий. При неблагоприятных природных условиях строители вынуждены работать оперативнее, что позволяет осуществлять строительство ускоренными темпами;
Кроме того, возможны ситуации, когда объект строительства находится в холодной климатической зоне, и зимнее бетонирование является единственно возможным решением.

Сфера использования

Применение модифицирующих компонентов позволяет осуществлять широкий спектр ремонтных и строительных работ:

Возведение зданий из монолитного бетона;
Бетонирование объектов с использованием арматурных каркасов;
Производство изделий из сборного железобетона на специализированных предприятиях;
Уплотнение стыков бетонных блоков;
Заливку бетонных блоков и составных элементов конструкций;
Заливку стяжки на возводимых объектах;
Штукатурку цементным раствором фасадов и внутренних поверхностей;
Подготовку растворов, предназначенных для выполнения кладки стен;
Составление растворов на базе сухих ингредиентов, предназначенных для выполнения облицовки;
Производство продукции из вспененного композита.

Используя бетон с пмд, можно беспрепятственно возводить зимой стены из кирпича, блоков, а также производить строительство объектов, основой которых является монолитный бетон, сформированный с применением скользящей опалубки.

Преимущества и недостатки противоморозных добавок в раствор бетона

Преимущества противоморозных добавок в бетон:

Используя противоморозные добавки в бетон, вы сможете осуществлять бетонные работы на строительной площадке даже в зимний период времени;
В связи с тем, что противоморозные добавки повышают степень сцепления компонентов раствора, они значительно увеличивают прочность монолита;
Благодаря высокой прочности изделий, изготавливаемых с использованием противоморозных добавок в бетон, их можно использовать в промышленных целях;
Оказывают положительное влияние на долговечность смеси, продлевая срок эксплуатации здания;
Повышает пластифицирующие и стабилизирующие характеристики цементной смеси – использование бетона, обладающего повышенной пластичностью, позволяет изготавливать конструкции, которые не растрескаются после застывания рабочего состава;
Повышает морозостойкость бетонной смеси. Данный показатель особенно важен для бетона, предназначенного для возведения ответственных конструкций, например, опор мостов. В большинстве случаев он находится в прямой зависимости от плотности бетона. Более плотные марки бетона характеризуются большим количеством возможных циклов заморозки и оттаивания;
В отличие от альтернативных методов повышения морозостойкости бетона, использование противоморозных добавок характеризуется относительно низкой стоимостью;
Используя противоморозные добавки, вы значительно снизите риск усадочных деформаций бетонной монолитной конструкции;
Повышение влагонепроницаемости бетонных конструкций за счет заполнения пор пластифицирующими веществами, препятствующими проникновению воды;
Ускорение процесса застывания бетонного раствора – основной момент, благодаря которому раствор может «не бояться» холода;
Отдав предпочтение противоморозной добавке в бетон, вы надежно защитите используемую арматуру от коррозионных процессов, которые имеют места из-за воды, входящей в состав бетонного раствора.

Недостатки противоморозных добавок в бетон:

Стремление увеличить надежность прочностных характеристик бетона, необходимо увеличивать расход цемента;
Отдельные компоненты, входящие в состав присадок, являются ядовитыми;
В некоторых случаях снижается заявленная мощность бетона;
В случае использования противоморозных добавок в бетон, снижается скорость набора прочностных характеристик бетонной конструкции.

Виды

По своему действию противоморозные добавки делятся на три группы:

Антифриз представляет собой противоморозную добавку в бетон, способствующую уменьшению температуры кристаллизации жидкости, входящей в состав раствора, а также увеличивает или незначительно уменьшает скорость схватывания раствора. При этом он не оказывает никакого влияния на скорость формирования структур.
Добавки в бетон на основе сульфатов являются еще одним популярным противоморозным компонентом, обеспечивающим максимальную скорость образования плотного раствора. Характерной особенностью противоморозных добавок на основе сульфатов является активное выделение тепла, начинающееся после их добавления в раствор и сопровождающееся взаимодействием бетонного раствора с продуктами гидратации. В связи с тем, что добавки на основе сульфатов характеризуются прочным связыванием с труднорастворимыми соединениями, их нельзя использовать с целью понижения температуры замерзания рабочей смеси.
В основе действия противоморозных добавок-ускорителей лежит повышение степени растворимости силикатных компонентов цемента, которые, вступая в реакцию с продуктами его гидратации, образуют двойные и основные соли, снижающие температуру замерзания жидкостного компонента бетонного раствора.

Основные компоненты противоморозных добавок

Существует несколько основных компонентов противоморозных добавок, каждый из которых обладает определенным набором химических и эксплуатационных свойств. Рассмотрим их более подробно:

Поташ или карбонат кальция, представляющий собой кристаллическое вещество, является сильным противоморозным компонентом, существенно ускоряющим процесс схватывания и последующего затвердевания бетона. Как и любая противоморозная добавка, карбонат кальция снижает прочность бетонной конструкции, и чтобы максимально снизить это негативное влияние на постройку, специалисты рекомендуют сочетать поташ с тетраборатом натрия или сульфидно-дрожжевой бражкой, концентрация которых не должна превышать 30 %. В связи с тем, что карбонат кальция является потенциально опасным веществом, в процессе его эксплуатации необходимо соблюдать определенные меры безопасности;
Тетраборат натрия, также называемый бурой или сульфатно-дрожжевой бражкой, представляет собой смесь солей натрия, кальция, аммония или лигносульфоновых кислот. Специалисты рекомендуют добавлять данное вещество в качестве примеси при использовании карбоната кальция, что позволяет предотвратить потерю прочностных характеристик бетонных конструкций после их оттаивания. В противном случае можно наблюдать не только появления трещин в конструкциях, но и снижение их водонепроницаемости и морозостойкости. Таким образом, использование в качестве противоморозной добавки поташа без добавления тетрабората натрия снизит прочностные характеристики конструкции на 20-30 %;
Нитрит натрия – кристаллический порошок, используемый в качестве противоморозной добавки к бетонному раствору. Учитывая, что нитрит натрия представляет собой пожароопасное ядовитое вещество, в процессе его эксплуатации важно соблюдать предельно-допустимую концентрацию вещества, которая определяется опытным путем и обычно не выходит за пределы 0,1 – 0,42 л/кг цементного раствора, при условии, что температура окружающей среды составит от 0 до -25 градусов. На предприятии в процессе работы с нитритом натрия предельно-допустимая концентрация вещества на рабочем месте не должна превышать 0,005 мг/л. В соответствии с требования научно-исследовательского института бетона и железобетона, тара, которая использовалась для транспортировки, хранения и изготовления нитрита натрия, должна быть снабжена отметкой «ЯД». Запрещается совместное использование нитрита натрия и лигносульфоновых кислот, так как их взаимодействие сопровождается образованием отравляющих газов;
Формиат натрия – белый кристаллический порошок, также выполняющий функцию противоморозного ускорителя. В большинстве случаев используется совместно с лигносульфонатом нафталина для повышения водоредуцирующих и пластифицирующих характеристик. Формиат натрия является противоморозной добавкой в бетон, расход которой не превышает 2-6 % от общей массы цемента.

Кроме вышеперечисленных веществ, в качестве противоморозных добавок в условиях отрицательных температур могут использоваться формиат натрия на спирту, хлорид кальция, аммиачную воду и мочевину.

Определить наличие этих компонентов в комплексной добавке можно по маркировке:

М – мочевина (карбамид),
НК – нитрит кальция,
М НК – мочевина и нитрат кальция,
ХК – хлорид кальция (не применяется в армированном бетоне, так как способствует коррозии),
П – карбонат калия (поташ).

Рекомендации по применению противоморозных добавок в бетон

Согласно СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции», необходимо соблюдать следующие правила заливки бетона в холодное время года:

Замешивать раствор в устройствах с подогревом либо в теплом помещении.
Использовать подогретую воду и компоненты смеси (кроме цемента). Вода должна быть нагрета до температуры не более 70° С.
Меняется порядок закладки компонентов смеси: сначала заливается вода, затем закладывается пгс и делается несколько оборотов, а цемент закладывается в последнюю очередь. Время замешивания увеличивается на 20-50%.
Температура раствора, вышедшего из смесителя, не должна выходить за пределы рекомендуемого диапазона от +15 до +25 градусов.
Не использовать смерзшиеся материалы.
Арматуру предварительно подогреть.
Увеличить длительность процесса вибрационного формирования на 25%.
Проследить, чтобы до момента промерзания бетон набрал прочность не менее 5 МПа.
Если вы работаете в условиях снегопада, позаботьтесь об организации соответствующих укрытий.
Зимнее бетонирование производят непрерывно. Каждый слой заливается до того, как на поверхности предыдущего образовалась пленка, пока он влажный. Залитые части сразу закрываются теплоизолирующими материалами.

При замесе бетонного раствора из подогретых ингредиентов смесь получается теплой. Помимо этого, реакции, происходящие в растворе, идут с выделением тепла. Поэтому, если укрыть залитую конструкцию теплоизолирующими материалами, создается «эффект термоса», препятствующий замерзанию, а в это время бетон успеет набрать критическую прочность, после чего замерзание уже не окажет негативного влияния на его свойства.

Обратите внимание! Бетонные изделия, изготовленные при низких температурах с использованием противоморозных добавок, набирают прочность на 28 сутки около 30% от проектной. После оттаивания набор прочности продолжится, поэтому зимой полностью нагружать изделия нельзя

Дозировка и расход противоморозной добавки в бетон

Дозировка противоморозной добавки в бетон, расход которой является крайне вариабельным параметром, подбирается с учетом каждой конкретной ситуации посредством проведения испытаний в условиях производства и лаборатории.

Расход противоморозной добавки зависит от следующих факторов:

Температура окружающей среды, в условиях которой будут производиться монтажные мероприятия;
Заявленная марочная прочность используемого цемента;
Химико-минералогический и вещественный состав цемента используемого в процессе работ, а также его предполагаемая скорость набора прочности;
Температура раствора, которой он достигнет на выходе из смесителя;
Условия ухода за бетонными конструкциями.

Обратите внимание! В случае длительного использования или хранения раствора, в который вносились присадки, необходимо проверять его гомогенизацию, периодически перемешивая. Расчет необходимого количества противоморозной добавки производится с учетом погрешности 2 %

Видео

В сюжете - Особенности зимнего бетонирования