Противоморозные добавки в бетон -технические характеристики

В строительстве бетон используется везде, а противоморозная добавка в бетон позволяет его использовать всегда. Бетон — это прочный, долговечный и надежный стройматериал, который находит применение и в индивидуальном, и в промышленном строительстве. Получают его смешиванием ключевых компонентов раствора – цемента, заполнителей (песок, гравий, щебень) и воды. После затвердевания смеси получается твердое монолитное вещество, конструкции из которого выдерживают большие многовекторные нагрузки. Вода в рабочем растворе с бетоном обеспечивает его вязкость с протеканием процесса гидратации, но только при определенной положительной температуре. Если температура на улице нулевая или отрицательная (0⁰С/-3⁰С и ниже), то вода превращается в лед, а процесс гидратации (затвердевание путем нарастания вязкости) затормаживается, и при дальнейшем понижении температуры может прекратиться совсем.

Если раствор снова нагреть, то гидратация возобновится, но с потерей качества смеси, которая обусловлена расширением воды при замерзании. Это произойдет, потому что после оттаивания в бетоне образуются микроскопические воздушные пустоты, разрушающие монолит. Чтобы бетонный раствор не замерз в процессе своего затвердевания в условиях низкой уличной температуры, применяются противоморозные добавки в бетон, минимизирующие негативные процессы, которые протекают в бетоне при его затвердевании при низких и отрицательных температурах.

Как использовать противоморозные добавки в бетон

Если строительство объекта запланировано на сезон с низкими среднесуточными температурами, в состав раствора добавляются противоморозные вещества. Но до сих пор существуют строительные технологии, когда на стройплощадке вокруг опалубки монтируется короб, в котором воздух нагревается и поддерживается теплым (например, тепловыми пушками) до затвердевания бетона. Это очень затратный и медленный способ, поэтому экономически он малоэффективен.

Обеспечить затвердевание раствора в мороз призваны противоморозные добавки хтп, которые вступают в реакцию с водой, понижая точку ее замерзания, не разрушая структуру и не изменяя свойств воды и бетона. Расчет количества антиморозных веществ в бетон в зимний период зависит от температуры на стройплощадке. Рост объема противоморозных добавок происходит в прямой зависимости от температуры на улице — при значениях выше -10⁰С добавляется около 5% противоморозного раствора от общего объема рабочей смеси (пропорция 1/20), при температуре от -10⁰С до -20⁰С 10% (пропорция 1/10), и т.д.

Единственное ограничение к применению — при температуре ниже -50⁰С добавки не работают. В обязательный состав противоморозных добавок в бетон входят:

1. Углекислый калий (поташ), формиат;
2. Хлорид кальция (пищевая добавка E509);
3. Хлорид натрия (поваренная соль);
4. Нитрит натрия (пищевая добавка E250) и его растворы;
5. Органические соли.

Разные составы добавок обеспечивают разные технические характеристики и свойства (водонепроницаемость, плотность, вязкость, подвижность, прочность). ГОСТ 22266-94 регламентирует состав и условия применения противоморозных добавок в бетон.

Плюсы и минусы антиморозных добавок

Противоморозная добавка для бетонного раствора обычно имеет светло-серый или желтоватый цвет. Также противоморозный раствор может быть прозрачного или темно-коричневого цвета — это зависит от состава и условий применения. Плотность жидкости — 1,4 кг/л, процентный состав азотнокислого кальция – 42-45%, кислотность – 5-8 (рН). Технические характеристики могут быть другими, но основное свойство (замедлять замерзание воды и обеспечивать затвердевание рабочего раствора) остается стабильным. Положительные особенности добавок:

1. Понижение температуры точки замерзания воды в бетоне и увеличение временного диапазона схватывания раствора;
2. Повышение подвижности бетонной смеси;
3. Защита армокаркаса от ржавчины и коррозии;
4. Уменьшение времени набора прочности и увеличение водонепроницаемости бетона.
5. Снижение стоимости смеси при добавлении в раствор цементов низких марок;
6. Уменьшение толщины бетонной конструкции без ухудшения прочности;
7. Отпадает необходимость покрытия затвердевшей поверхности гидроизоляцией.

Заполнение пор в рабочей смеси карбонизированной гидроокисью кальция уплотняет бетон и н позволяет образовываться «высолам» на бетонной поверхности, увеличивая прочность готовой конструкции вдвое. Такой бетон с противоморозными добавками позволяет освободить конструкцию от опалубки через 15-18 часов после ее заливки.

Некоторые добавки на основе хлоридов имеют следующие недостатки:

1. Высокая коррозийная активность ограничивает применение противоморозной добавки при изготовлении армированных конструкций. От взаимодействия с хлоридами металл окисляется и отслаивается от бетона, разрушая монолитную структуру бетона.

Как применять добавки

Вещества с противоморозными свойствами вводятся в бетонный и штукатурный растворы, в смеси для монолитных ж/б конструкций или предварительно напряженных конструкций из железобетона одновременно с другими компонентами. Температура для введения добавок должна быть не ниже -15°С/-25°С. Такой вариант работы зимой называется методом холодного бетонирования.

В раствор противоморозные добавки вводятся только при низких температурах, и для других целей их использование не рекомендуется. Чтобы получить максимальную пользу от ввода добавок, поверхность бетона рекомендуется увлажнять в течение нескольких суток с периодичностью в 5-6 часов.

Всю реагенты по принципу действия делятся на два типа:

1. Слабодействующие ускорители (замедлители затвердевания), понижающие температуру замерзания воды в растворе. Это некоторые виды электролитов, нитрит и хлорид натрия, растворы аммиака на воде, спирты многоатомные, карбамиды.
2. Добавки, в составе которых есть антифриз — такие жидкости активизируют затвердевание и схватывание цемента. Это добавки, содержащие натрий: смеси хлорида кальция с нитрит-нитратом кальция, нитрит-нитратом кальция, хлоридом натрия, нитритом натрия, мочевиной.
3. Добавки со слабо выраженными антифризными свойствами, активизирующие процесс схватывания и затвердевания цемента, и вызывающие выделение тепловой энергии на первоначальном этапе схватывания бетона. Это сульфаты трехвалентного железа и алюминия — такие вещества активируют образование микрокапилляров в цементном камне.

Противоморозные составы своего приготовления

В рабочий раствор добавляется до 10% воды – количество зависит от его целевого назначения. При понижении температуры затвердевание бетонной смеси идет на затухание, поэтому, чтобы сохранить необходимую скорость набора прочности, необходимо, чтобы в растворе присутствовал жидкий компонент, и антиморозные добавки могут это обеспечить.

Правильное применение противоморозных добавок в бетон повышает рассыпчатость цемента, сухих наполнителей, и усиливают процесс превращения рабочего раствора во взвесь. При применении добавок устойчивость бетонного раствора к замерзанию усиливается, и уменьшается время затвердевания при отрицательных температурах.

В индивидуальном строительстве бывают случаи, когда покупать антиморозные антифризные добавки нет смысла – проще обойтись добавками собственного изготовления. Самое простое и доступное финансово действие — добавить в бетонный раствор рассчитанный объем поваренной соли, или хлорида натрия. Любые соли способны понижать точку замерзания любых водных растворов, но растворы, содержащие хлор, могут разрушать металлические элементы бетонного сооружения (арматуру, стальной каркас, элементы усиления). Как обеспечить постоянную защиту металлических элементов бетонной конструкции?

Необходимо добавлять в противоморозную жидкость ингибиторы коррозии, замедляющие появление ржавчины на поверхности металлов. Самый распространенный бытовой ингибитор — нитрит нитрат калия (ННК), который представляет собой промежуточный продукт при промышленном производстве органических удобрений.

Для самостоятельного приготовления противоморозного пластификатора в раствор нужно добавить 3-4% обыкновенной поваренной соли или хлористого калия и нитрита нитрата калия от общего объема неувлажненного цемента. Соотношение этих веществ соблюдается как 1:1. Чтобы повысить пластичность бетона, в смесь добавляется мочевина в пропорции 1:10 от общего веса цемента.

Противоморозная добавка для бетона приготавливается и при помощи раствора аммиачной воды. Это также один из недорогих способов обеспечить пластичность и требуемую прочность бетонного раствора при низких температурах.

Аммиачная вода расширяется намного меньше, чем обычная вода или солевые растворы, защищает от коррозии металл в бетоне, препятствует появлению «высолов» на поверхности бетонных конструкций. Количество добавляемой в раствор аммиачной воды определяется температурой воздуха на стройплощадке, и ее плотность меняется в диапазоне 5-20% — чем меньше температура на улице, тем большую концентрацию должна иметь аммиачная вода.