Противоморозные добавки

Противоморозные добавки

Если бетон замерзает – кристаллы воды из — за своего расширения разрушают ( рвут ) структуру бетона и в дальнейшем получившееся изделие обладает крайне низкой прочностью и ухудшенными остальными характеристиками .
Для решения этой проблемы можно использовать :
— обогрев конструкции до застывания раствора ;
— добавить специальные добавки , которые предотвращают замерзание воды .

Такие противоморозные добавки позволяют проводить работы до минус 15 градусов .
Но при этом вводимые добавки изменяют свойства конечного изделия как в положительную , так и в отрицательную сторону .

Принцип действия добавок :

У меньшает температуру замерзания воды в бетонной смеси , что не дает ей замерзнуть при доставке и до непосредственного схватывания раствора . За счет этого происходит полное протекание реакции воды с порошком цемента . После введения добавки бетон становиться морозостойким .

ГОСТ 24211 — 91 рекомендуется применение противоморозных присадок в диапазоне температур минус 10 — 15С . Фактически добавки дают возможность применения бетона и при пониженной температуре , но процесс застывания будет занимать более длительное время .

Противоморозные добавки можно разделить на группы по степени воздействия :

— уменьшающие температуру замерзания воды . Они же незначительно влияют на скорость схватывания раствора .
— способствует быстрому формированию плотной цементной структуры ( камня ). В процессе реакции с компонентами раствора выделяется тепло . Не уменьшает температуру замерзания воды . ( в основном сульфаты ).
— ускоряющая противоморозная добавка . Увеличивает растворимость компонентов раствора . Некоторые так же снижают температуру замерзания воды .

Часто используют комплексные составы , включающие в себя несколько групп добавок .

Примеры заливки бетона с использованием противоморозной добавки.

Рассмотрим основные химические вещества , которые являются противоморозными добавками :

Поташ — противоморозный ускоритель твердения . Чтобы не допустить уменьшение прочности конечного изделия часто применяют совместно с замедлителями схватывания . Содержание не более 30 %.

Формиат натрия является противоморозной добавкой , ускоряющая твердение . Используется с лигносульфонатом нафталина для повышения пластифицирующих свойств раствора и увеличивает водоредуцирование ( уменьшение воды в растворе ). Содержание 2 — 6 % от объема цемента .

Нитрит натрия – ускоряет твердение . Запрещено использовать в смеси с лигносульфонатами из — за выделения при реакции отравляющего газа . Содержание в растворе до 10 % от массы цемента . Применяется до минус 25С .

Аммиачная вода ( Аммиак водный ) – противоморозная добавка . Не корродирует армирующие элементы , ингибитор коррозии к другим компонентам смеси . Замедляет твердение раствора . По сравнению с поташем и кальцием хлористым имеет более низкую степень расширения .

Концентрация рассчитывается от температуры окружающей среды :

до минус 10С – водный раствор аммиака 5 %;
в диапазоне минус 10 — 20С – водный раствор аммиака 10 %;
в диапазоне минус 20 — 35С – водный раствор аммиака 15 %;
ниже минус 35С – водный раствор аммиака 20 %.

Кальций и Натрий хлористый – уменьшает время схватывания . Основные недостатки – корродирование армирующих элементов и появление высолов . Вводят совместно с Нитритом натрия для снижения коррозии армирующих элементов хлоридом кальция . Для этого же используют аммиак водный ( был опробован при возведении Кременчугской ГЭС) .

Карбамид (Мочевина) — не рекомендуется использовать как самостоятельную добавку. Как дополнительная добавка выступает в качестве пластификатора, выводит соли (нитриты и нитраты) в плохорастворимые, уменьшает температуру замерзания. Так же повышает закрытую пористость. Ч асто используется совместно с нитратом кальция . При применении вместе с Кальцием азотнокислым ( 1 к 4 ) не взирая на небольшое уменьшение температуры замерзания , раствор хорошо затвердевает при пониженной температуре .

Натрий роданистый – ускоритель схватывания . Входит в состав многих готовых комплексных противоморозных добавок , выпускаемых отечественными производителями .

Бура ( Тетраборат натрия ) – противоморозная добавка . Способствует сохранению целостности изделия после оттаивания , а так же препятствует трещинообразованию в монолите конструкции . Уменьшает водопроницаемость , увеличивает прочность до 30 %.
Рекомендована как дополнительная добавки при использовании карбоната кальция ( Поташ ) для повышения прочности после оттаивания .

Сода кальцинированная ( Натрий углекислый ) – ускоритель твердения .
Зависимость скорости схватывания от количества соды в растворе :
0 % Начало схватыв . 100 мин Конец схватыв . 305 мин
2 % Начало схватыв . 5мин Конец схватыв . 45 мин
5 % Начало схватыв . 3 мин Конец схватыв . 17 мин
Однако такое быстрое твердение сильно снижает прочность .

Тринатрийфосфат – ускоряет затвердение бетона . Можно использовать в небольших количествах . Достаточно добавить до 1 , 5 %. Самостоятельно применяется только при положительной температуре .

Аммоний хлористый – ускоритель схватывания раствора и противоморозная добавка .

Силикат натрия или калия ( жидкое стекло ) – сильный ускоритель твердения . Конечное изделие становится более влагостойким и повышает прочность .

Соляная кислота совместно с Известью ( негашеной ) – ускоритель твердения . Может уменьшить время работ до 4 — х раз . При гашении извести выделяется тепло .

Сульфат Калия — увеличивает морозостойкость, повышает водонепроницаемость. Так же уменьшает усадку.

Особенности:

В процессе твердения раствора добавки могут перераспределяться по объему и скапливаться в углах и других местах . Это может повлиять на равномерность распределения свойств .
Так же при застывании добавки могут изменять объем при кристаллизации , что может привезти к внутренним напряжениям и дефектам .
Применение противоморозных добавок должно проходить под руководством специалиста , который выберет необходимые к применению добавки и произведет расчет необходимого количества .

В настоящее время разработано большое количество готовых составов, а так же различные специальные добавки, например, поликарбоксилатные суперпластификаторы.

Статья про изготовление пористых бетонов с использованием перекиси водорода.

Назначение

Нанесение противоморозных добавок подразумевает несложный технологический процесс, который без труда выполняется своими руками. Предназначена противоморозная добавка для сохранения нужной подвижности раствора, ускорения затвердевания смеси и ускорения гидратации бетонного состава. Использование примесей против замерзания экономит затраты на дополнительное отопительное оборудование и оплату центральной подачи тепла в помещение в зимнее время года. Благодаря противоморозным добавкам для бетона ускоряется возможность эксплуатировать здания и сооружения, а также уменьшается расход примесей в растворе и экономится электроэнергия.

Примеси, которые позволяют бетону сохранять свои прочностные характеристики и улучшают микроклимат помещений в холодное время года, подразделяют на следующие виды:

• Примеси, которые путем снижения температур промерзания рабочей смеси выступают барьером для процесса кристаллизации, находящейся в бетонном составе воды. Такие добавки именуют замедлителями застывания цементной смеси или слабыми ускорителями застывания. Процесс снижения температур осуществляется электролитами, которые бывают сильными и слабыми.
• Примеси против замерзания бетонного состава – ускоряют твердение раствора и обладают немалыми антифризными свойствами.

Преимущества и недостатки

Достоинства добавок:

• дают возможность проводить строительные работы зимой;
• раствор бетона схватывается быстрее, сохраняя прочностные характеристики и нужную форму;
• повышают степень сцепления микрочастиц раствора, что положительно влияет на прочность конструкции;
• повышают влагонепроницаемость бетона за счет заполнения пустот пластификаторами;
• защищают арматуру в железобетоне от окисления;
• снижают риск деформации бетонных форм в процессе усадки;
• препятствуют растрескиванию монолитных изделий при застывании и оттаивании;
• обладают низкой стоимостью в сравнении с альтернативными противоморозными методами.

Существуют у современных смесей и некоторые недостатки:

• увеличивается расход цемента в растворе;
• некоторые компоненты добавок обладают токсичностью;
• высока вероятность снижения заявленной прочности бетона;
• бетонная конструкция набирает прочность за более длительный промежуток времени.

Противоморозные добавки снижают температуру замерзания воды в растворе до -15 °С.

Одновременно с этим соль имеет высокий уровень коррозийной активности, из-за чего становится невозможным ее применения в тех конструкциях, где присутствует металл или арматура (они просто под воздействием хлорида натрия окисляются и отслаиваются от бетонной конструкции, нарушая тем самым целостность последней). Если же таких составляющих в вашей конструкции нет, можете смело использовать соль, как лучшую противоморозную добавку в бетон.

Ее доля в готовом растворе должна быть следующей: 2% для среднесуточной температуры воздуха не ниже 5 градусов мороза и 4% для более морозной погоды (от -6 до -15 градусов). Ожидаемая прочность конструкции при высыхании на морозе в таком случае будет такой: 30% через неделю, 80% через месяц и 100% через 3 месяца у первого варианта, где концентрация соли в общей массе составляет 2%, и 15%, 35%, 50%, соответственно, у второго.

Для справки. Хоть соль и является самодостаточной противоморозной добавкой в бетон, специалисты все же рекомендуют добавлять в раствор вместе с ней хлорид кальция: 0,5% от общей массы для температуры до -5 градусов и 2% – для температуры от -6 до -15 градусов.

Расход

Расход противоморозной добавки необходимо знать, чтобы приобрести нужное количество средства. При изготовлении раствора с противоморозной добавкой ФН + С-3 применяют теплую воду, в которую следует влить формиат натрия и пластификатор. Объем добавки определяется в зависимости от погодных условий. Если температура изменяется в пределах от 0 до -5 °С, то расход составит 3% от общей массы цемента.

При изменении температуры в пределах от 0 до -10 °С следует использовать добавку в объеме 4% от массы цемента. Количество добавки увеличивается до 6%, если температура окружающего воздуха понижается до -15 °С. Объем пластификатора С-3 всегда остается на уровне 0,8-1% от массы цемента, что не зависит от температуры воздуха. Для противоморозного вещества расход окажется разным. На этот параметр будут влиять свойства добавки и температура воздуха.

Разновидности вводимых ингредиентов

Специальные морозостойкие компоненты, вводимые в бетонный раствор, снижают порог замерзания воды, не позволяют ей заледенеть.

Используя противоморозные добавки, вы значительно снизите риск усадочных деформаций бетонной монолитной конструкции

В качестве противоморозных добавок используют:

• натриевый нитрит, который, также, называют азотистокислым натрием. Он используется при выполнении строительных мероприятий при снижении температурного режима до -15 градусов Цельсия;
• углекислый калий, который известен как поташ, применяемый во время бетонирования при температуре до — 30°С. Введение компонентов не вызывает коррозионных процессов на арматуре и появления солей на поверхности затвердевшего бетона;
• хлорсодержащие натриевые и кальциевые составы, обеспечивающие возможность зимнего бетонирования, но ускоряющие коррозионное разрушение стальных элементов арматуры.

При подготовке морозостойкого состава учитывайте рекомендации производителя, температуру окружающей среды, концентрацию добавок, соответствующую доли цемента.

Например, при изменении температуры воздуха с -5°С до -15°С расход поташа, вводимого в цементный состав, увеличивается с 5% до 10%, а нитрата натрия – с 4% до 8%. Согласно виду противоморозных добавок, их концентрация в цементной смеси изменяется от 2% до 10%.

Наряду со специальными добавками для обеспечения противоморозных характеристик вводят пластификаторы. Их введение способствует увеличению пластичности раствора, характеризующегося уменьшенной концентрацией воды. Концентрация пластифицирующих веществ изменяется в зависимости от вида выполняемых работ:

• При выполнении кирпичной или блочной кладки концентрация составляет 5-10% от массы цемента.
• Для бетонирования концентрация пластификаторов возрастает до 10-15%, что позволяет бетону превратиться в монолит до того, как замерзнет содержащаяся влага.

Пластификаторы значительно повышают текучесть и не применяются для выполнения штукатурных работ, при которых они могут раньше стечь с поверхности стен, чем успеют схватиться. Комплексное применение различных ускорителей твердения значительно повышает качество бетона, эксплуатационные характеристики.

Противоморозные добавки для бетонного раствора

Добавки для бетона сегодня используются очень часто и протиморозные занимают особое место, так как позволяют проводить работы практически круглый год. В бетонную смесь входит около 10% воды и при снижении температуры она начинает замерзать. Если при понижении температуры в бетоне просто замедляются все процессы, то при минусе затвердевание останавливается вообще.

И потом, когда при оттаивании процесс может продолжиться, он уже происходит с нарушением технологии, могут понизиться показатели прочности и стойкости к механическим нагрузкам, другие характеристики. Для сохранения возможности набора прочности раствором нужно оставить воду жидкой даже при минусе, чего и добиваются с использованием присадок.

Добавки-пластификаторы улучшают диспергирование всех твердых компонентов цементного раствора. Повышается рассыпчатость песка, гравия, вяжущего, смесь становится суспензией, а стойкость к промерзанию повышается до отметки в -15 градусов, процесс затвердевания при этом обычно ускоряется.

Сложности зимнего бетонирования

Любой бетонный раствор – это смесь цемента определенной марки, наполнителя мелкого (кварцевый карьерный или речной песок), наполнителя крупного (гранитный или известковый щебень, гравий) и воды. Все компоненты берут в определенной пропорции, тщательно смешивают, укладывают в форму.

Далее цемент начинает взаимодействовать с водой (происходит реакция гидратации), начинает схватываться и отвердевать постепенно (полностью процесс завершается по прошествии 28 суток). Нормально этот процесс проходит лишь при плюсовой температуре, а вот минус негативно влияет на монолит.

• Заметно дольше проходит процесс гидратации – когда температура падает ниже +5.
• При температуре ниже 0 в жидком растворе формируется ледяная кристаллическая решетка. В процессе замерзания кристаллы льда увеличиваются в объеме и становятся причиной появления в неокрепшем еще растворе зон локального напряжения, вследствие чего разрушается структура и появляются разрывы связей частиц цемента.
• Когда бетон уже замерз, вокруг деталей из металла появляется ледяная корка, оттесняющая цементную массу от стальной арматуры и таким образом нарушающая целостность ЖБИ.
• При переходе свободной воды в состояние льда уменьшается объем воды и потом при оттаивании ее становится недостаточно для гидратации.

Способы борьбы с замерзанием раствора

Основная задача зимнего бетонирования заключается в защите бетонных растворов максимально долго от промерзаний путем сохранения воды в формате жидкости, а не льда. Для этого используют несколько различных способов.

Главные преимущества антифризов

Противоморозные добавки могут быть сухими и жидкими. К жидким относят аммиачную воду, полученную в процессе растворения аммиачного газа в воде. Добавка делает бетон морозоустойчивым, не дает корродировать арматуре, ускоряет процесс застывания монолита. Также на рынке представлены разнообразные растворы и универсальные смеси, выполненные на базе сухих веществ. Может быть сделана противоморозная добавка в бетон своими руками, но для этого нужно сначала разобраться в веществах.

• НК – нитрит кальция;
• М – мочевина;
• ХК – хлорид кальция (запрещено применять в армированном бетоне);
• МНК – мочевина, нитрат кальция;
• П – карбонат калия (поташ).

• Увеличение подвижности смеси, улучшение ее распределения, понижение объема цемента в растворе, повышение влагостойкости. Таким действием обладают пластификаторы на базе органических полиакрилатов, сульфатов меламиновой смолы либо нафталина.
• Значительное повышение прочности – добавки для упрочнения на основе сульфатов железа, алюминия, хлорид и нитрит кальция.
• Защита арматуры от коррозии, продление срока эксплуатации изделий – коррозионностойкие добавки.
• Регуляторы подвижности существенно продлевают время работы с раствором, не дают ему быстро схватываться.
• Добавки комплексного действия – работают сразу в нескольких направлениях.

Наиболее эффективным считается использование готовых жидких добавок комплексного действия, которые выполняют все возложенные на них функции и дают массу преимуществ. В Москве и регионах отыскать смеси не составит труда, на рынке их представлено достаточно много.

• Понижается температура замерзания воды в составе смеси.
• Пластификаторы понижают густоту, повышают подвижность без необходимости добавлять лишнюю жидкость, что позволяет более качественно и комфортно заливать раствор.
• Часто в состав незамерзаек вводят ингибиторы коррозии, защищающие стальные арматурные элементы от окисления и разрушения.
• Ускоряется набор прочности бетона до показателя, после которого разные воздействия уже не страшны.
• Увеличение водонепроницаемости, а также проектной прочности готового монолита.
• Позволяет сэкономить средства в сравнении с применением других способов, обеспечивающих возможность заливки бетона в минус.

Особенности работы с противоморозными добавками

Приготовленная незамерзайка для бетона своими руками при условии правильного выбора веществ и их объемов может обеспечить те же свойства, что и промышленная смесь. Но гораздо проще приобрести уже готовый раствор с верными пропорциями и нужными свойствами. Работать с добавками легко, главное – соблюдать технологию.

• Налить в бетономешалку нужный объем воды, влить в нее незамерзающую жидкость в объеме, указанном в инструкции.
• Позволить смеси перемешаться в течение 5-10 минут.
• Не прекращая мешать, загрузить в емкость половину объема песка, потом весь объем цемента, далее оставшуюся часть песка.
• Загрузить в бетономешалку весь объем крупного наполнителя, дать перемешаться полностью до достижения смесью однородности.
• Выработать раствор в течение указанного в инструкции времени (срок может быть разным из-за свойств добавки).