Безобогревному бетонування при негативних температурах із застосуванням різних добавок

Прискорене твердіння бетону (розчину) в зимових умовах досягається підвищенням його температури шляхом штучного прогріву. Можна прискорити твердіння бетону і введенням в бетонну суміш хімічних добавок - прискорювачів твердіння, що сприяють набору бетоном міцності при негативних температурах зовнішнього повітря.

Температуру замерзання бетону або розчину, приготованого, наприклад, на йодному розчині деяких солей, можна знизити до -100 ° С. Однак для будівельних цілей важливо зберегти здатність бетону активно набирати міцність в зимових умовах. Солі, що відповідають даній вимозі, отримали в практиці будівництва назва протиморозних добавок. Найбільш поширеними з них є азотистокислий натрій (нітрит натрію) і вуглекислий калій (поташ), які не викликають ні корозії арматури і сталевих закладних деталей, ні сольових плям на поверхні затверділого бетону (розчину).

Хоча нітрит натрію знижує до -19,6 ° С, а поташ до -36,5 ° С температуру замерзання бетону, міцність останнього з зазначеними добавками при негативних температурах зростає повільніше, ніж бетону, що твердіє в літніх умовах. При температурах, близьких до температури замерзання, твердіння бетону практично припиняється.

Добавки, що забезпечують твердіння бетону при мінусовій температурі, повинні відповідати одному з наступних вимог:

- реагувати з водою, повітрям або компонентами цементного клінкеру, виділяючи велику кількість тепла протягом двох-трьох діб;
- взаємодіяти з компонентами цементного клінкеру, активуючи їх реакцію з водою, прискорюючи її і одночасно виділяючи деяку кількість тепла за рахунок гідратації компонентів і нових утворень;
- створювати одночасно з активацією процесів гідратації, гідролізу і розчинення сполучні компоненти з коротким часом схоплювання;
- знижувати температуру замерзання води в цементному розчині або бетонної суміші і тим самим забезпечувати нормальний або близький до нього хід твердіння при низькій температурі.

Крім того, добавки не повинні викликати великого зниження міцності розчину або бетону, появи сольових плям і корозії арматури. При виборі добавок слід враховувати, що вони не повинні реагувати на коливання мінералогічного складу кожного виду цементу і не повинні знижувати міцність розчину або бетону.

Оскільки на будівництвах використовують велику кількість різноманітних добавок, була зроблена класифікація з поділом їх на п`ять груп.

До першої групи належать добавки, які, реагуючи з водою, виділяють велику кількість тепла, наприклад окис кальцію (мелене негашене вапно) - Порошок окису кальцію повинен мати таку ж тонкість помелу, як і цемент. У порошку не повинно бути пережога. Перепалені частки вступають в реакцію з водою і пізніше, коли структура цементного каменю вже сформувалася. При цьому відбувається зміна обсягу, що порушує міцність цементного каменю.

До другої групи добавок включені йодистий і хлористий калій, хлористий і азотистокислий натрій, азотнокислий літій. Вони знижують температуру замерзання води в бетоні. Іони цих солей не вступають і будь-які реакції з компонентами клінкеру цементу, але підвищують Їх розчинність.

До третьої групи належать добавки, що активують гидратацию цементного клінкеру і знижують температуру замерзання води в бетоні. У їх числі соляна, азотна і бромистоводнева кислоти, хлористий і йодистий амоній, хлористий і азотнокислий кальцій. Хімізм дії кислот полягає в активному впливі на частинки цементу, зерна якого розрихлюються. Введення в розчин хлориду кальцію сприяє зниженню температури замерзання води, а утворюються гелі кремнієвої кислоти і гідроксиду алюмінію забезпечують прискорення схоплювання, частково компенсує втрату швидкості гідратації через низьку температури. Соляна кислота може різко змінити в цементному тесті співвідношення між вапном і іншими хімічними речовинами, внаслідок чого знизиться міцність бетону. Оскільки з`являються солі вступають в реакцію обміну з сполуками лужних металів, необхідно перевіряти можливість застосування цієї добавки для кожного виду цементу.

Підвищення продуктивності лікарських солей третьої групи полягає в руйнуванні силікатних складових цементу і в підвищенні їх розчинності, що прискорює гідратацію і сприяє виділенню тепла. Велика концентрація електроліту в цементному тесті сприяє прискоренню схоплювання і знижує температуру замерзання.

Четверту групу складають хлорне залізо, хлористі алюміній, магній і кобальт, сірчанокислий алюміній, азотнокислий кобальт і вуглекислий калій. Активуюча і сполучна дію цих добавок засноване на енергійних реакціях обміну, що супроводжуються утворенням гелів гидроокисей металів. При використанні хлористих солей і кислот утворюються розчинні луги металів (в тому числі і кальцію), поява яких знижує температуру замерзання води. Менш ефективно вплив солей сірчаної кислоти.

У п`яту групу входять добавки, одночасно сприяють виділенню тепла при гідратації цемента- вони знижують температуру замерзання води в бетоні і розчині, прискорюють твердіння бетону при мінусовій температурі. До таких добавок відносяться вуглекислий калій (поташ) або суміш солей вуглекислого калію і сірчанокислого алюмінію. У цю ж групу можна включити глауберову сіль, фтористі калій і натрій, а також кремнефторістий натрій.

Вуглекислий калій (поташ) є сильним активатором взаємодії цементу з водою, так як переводить кальцій з мінералів клінкеру в нерозчинну у воді сіль - вуглекислий кальцій. Разом з цією сіллю утворюються розчинні алюмінат калію і його гідроокис, які сприяють розпушуванню зерен цементу.
Гідроокис калію знижує температуру замерзання води і, будучи сильним електролітом, збільшує іонну силу розчину, що веде до підвищення розчинності зерен цементу. Утворилися гелі мають протилежні знаки зарядів: гелі карбонату кальцію і кремнієвої кислоти - негативні, а гідроксиду алюмінію - позитивні. Карбонат калію сприяє прискоренню їх коагуляції, тобто схоплювання і твердіння цементного тіста при негативних температурах.

Введення в дану суміш вуглекислого калію з сірчанокислим алюмінієм призводить до утворення в цементному тесті разом з вуглекислим кальцієм сульфату кальцію, тобто до збільшення кількості матеріалу, здатного до коагуляції. Крім того, більше стає гідроксиду алюмінію, яка підвищує Коагулює активність гелів, прискорює схоплювання і твердіння цементного тіста.

Добавка в цементне тісто сірчанокислого алюмінію і вуглекислого калію (поташу), звана далі двухкомпонентной, забезпечує цим тестом швидкий набір міцності в ранні терміни.