+380-44-491-08-58 +380-68-375-11-11
Пластификаторы Киев

Бетонирование зимой. Используем противоморозные добавки.

1. В чем сложность бетонирования при низких температурах?

Химическая реакция между цементом и водой, вызывающая его схватывание – гидратация – сильно зависит от температуры. Оптимальной температурой среды для твердения бетона, как известно, считается температура 15-20 С.

За первые трое суток при нормальных условиях(15-20 С) бетон набирает не более 30% марочной прочности.

  • Через 1-2 недели (7-14 суток) бетон при нормальных условиях набирает 60-80% марочной прочности.
  • Через 4 недели (28 суток) бетон при нормальных условиях набирает 100% марочной прочности.
  • Через 3 месяца (90 суток) бетон при нормальных условиях набирает 120% марочной прочности.

В дальнейшем, при доступе влаги, бетон продолжит набирать прочность, но очень медленно. С понижением температуры ниже +15″С ее скорость очень сильно снижается. При +5°С она измеряется уже не часами, как летом, а сутками, а при 0°С и ниже останавливается вообще.

К примеру: в нормальных условиях (15-20 С) за неделю бетон набирает до 70% прочности. При температуре окружающего воздуха +5 градусов, срок набора 70% марочной прочности бетона может растянуться на 3-4 недели.

Строительные нормы и правила регламентируют момент перехода на зимний вариант ведения строительных работ при достижении среднесуточной температуры +5°С и ниже или минимальной суточной температуры, равной 0°С и ниже.

Кроме замедления реакции цемента с водой низкая температура приводит еще к одному нежелательному процессу. Замерзающая вода из-за значительного увеличения объема (вспомните, бутылку наполненную водой и помещенную на мороз) развивает силы внутреннего давления, которые разуплотняют структуру неокрепшего бетона; кроме того, замерзшая вода образует на поверхности заполнителей ледяные пленки, нарушающие сцепление между заполнителями и раствором. Поэтому в порах бетона развивается большое давление, приводящее к разрушению структуры еще не затвердевшего бетона и снижению его конечной прочности.

Если бетонную смесь заморозить сразу после укладки в опалубку, то она будет обладать прочностью при отрицательных температурах только за счет сил смерзания. При наступлении положительных температур гидратация цемента возобновится и бетон будет твердеть, но вследствие разуплотнения структуры прочность его значительно ниже прочности бетона того же состава, твердевшего без замораживания. Только бетон, набравший определенную прочность, может противостоять действию «морозных сил» без разрушения структуры и после оттаивания продолжить набор прочности.

Конечная прочность снижается тем больше, чем в более раннем возрасте замерз бетон. В период схватывания цемента замерзание бетона наиболее опасно. Предложен и научно обоснован способ, по которому бетон предохраняется от замерзания только на период схватывания и твердения до момента набора им некой начальной прочности — «критической». В настоящий момент во всем мире она является главенствующей в методике проведения зимних работ.

Из кривых набора прочности бетона после замораживания, построенных на основании большого количества экспериментов, следует: 1) бетон, набравший в результате предварительного твердения прочность около 70% марочной, после замораживания, при последующем оттаивании продолжает твердеть, набирая нормальную марочную прочность; замораживание не вызвало в бетоне деструктивных изменений, а только из-за замерзания воды приостановило на время его твердение; 2) при замерзании бетона, предварительно набравшего 50% марочной прочности, деструкции замораживания еще невелики; бетон при оттаивании и последующем твердении теряет около 10% прочности; 3) замораживание, бетона до набора им 50% марочной прочности вызывает значительные потери конечной прочности после оттаивания и последующего твердения.

Прочность бетона, равная 50% марочной, принята за критическую, при достижении которой бетон может быть заморожен без ощутимого воздействия замораживания на свойства конструкции (СНиП III-B 1-62). Для ответственных конструкций, например пролетных строений мостов, критическая прочность установлена в 70% марочной. За минимальное, значение критической прочности для низкомарочных бетонов принято 50 кГ/см2.

Таким образом, сущность зимнего бетонирования сводится к обеспечению набора критической прочности бетона до его замораживания.

2. Применение и принцип действия противоморозных добавок.

Один из способов, который применяют для бетонирования зимой – это введение в раствор противоморозных добавок. Этот метод называется методом холодного бетонирования.

Введение противоморозных добавок — технологически наиболее простой, удобный и экономически выгодный способ зимнего бетонирования. Этот способ в 1,2—1,4 раза экономичнее, чем способ паро-прогрева и бетонирования с предшествующим ограждением сооружения и его утеплением изнутри и в 1,3—1,5 раза экономичнее электропрогрева и электрообогрева.

Безобогревное зимнее бетонирование благодаря применению противоморозных добавок позволяет экономить тепло- и электроэнергию при более гибкой технологии проведения работ.

Кроме этого традиционного использования противоморозных добавок возможно также их сочетание с «методом термоса», паро- или электропрогревом и электрообогревом. При этом достигается ускорение ввода сооружений в эксплуатацию, сокращение расхода добавки, а при использовании электропрогрева и электрообогрева — также экономия электроэнергии.

Всю существующую на данный момент номенклатуру противоморозных добавок, исходя из принципа их действия, можно разделить на 2 основных класса:

1. Добавки, понижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона и принадлежащие к числу либо слабых ускорителей, либо замедлителей схватывания и твердения цемента. К ним относятся некоторые сильные электролиты, такие, как очень популярный в СССР нитрит натрия и хлорид натрия, слабые электролиты, например, водные растворы аммиака, неэлектролиты, вещества органического происхождения, например многоатомные спирты и карбамид.

2. Добавки, совмещающие в себе способность к сильному ускорению процессов схватывания и твердения цементов с хорошими антифризными свойствами. К ним относятся добавки на основе хлорида кальция — смеси хлорида кальция с хлоридом натрия, нитритом натрия, нитрит-нитратом кальция, нитрит-нитратом кальция и мочевиной и некоторые другие.

Кроме этих основных двух групп противоморозных добавок в отдельных случаях при зимнем бетонировании используют вещества со слабыми антифризными свойствами, но относящиеся к сильным ускорителям схватывания и твердения цемента, одновременно вызывающие сильное тепловыделение на ранней стадии твердения бетонной смеси и бетона. Эти добавки выбирают из числа тех, которые способствуют быстрому образованию плотной микрокапиллярной структуры цементного камня, например сульфаты трехвалентного железа и алюминия. Масштабы их применения невелики, но они представляют определенный научный интерес.

3. Морозо-пласт, Морозо-бет, Морозо-стирол

Наши добавки (Морозо-пласт, Морозо-бет, Морозо-стирол) совмещают в себе способность к сильному ускорению процессов схватывания и твердения, в следствии чего увеличения интенсивности тепловыделения смеси (саморазогрев), а также с хорошими антифризными свойствами. Сохранение воды в жидкой фазе позволяет цементу гидратировать и при отрицательных температурах. Благодаря этому свойству добавка дает не только не замерзнуть воде в бетоне, но и ускоряет процесс схватывания смеси. Также в состав наших добавок наряду с противоморозными компонентами входят пластификаторы. Это и означает, что добавки комплексного действия. То есть наши добавки не только не дают бетону «замерзнуть», но и значительно улучшают его характеристики, подобно летним пластификаторам. Перспективность подобных добавок очевидна, поскольку они позволяют воздействовать на несколько свойств бетонных смесей и бетонов и получать высокие синергетические эффекты.

4. На противоморозные добавки надейся, но сам не забывай.

Т.е. мы уже выяснили, что использование противоморозных добавок – это хорошая возможность для строительства зимой. Но следует помнить, что нельзя полагаться только на них, не учитывая других процессов и рекомендаций при строительстве зимой. Роль химических добавок — активировать процессы твердения и понизить температуру замерзания жидкой фазы. Кроме этого строитель должен помнить:

  • чтобы обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде до набора критической прочности, внутренний запас теплоты в бетоне создают путем подогрева материалов, составляющих бетонную смесь.
  • После окончания укладки смеси поверхность бетона нужно сразу же утеплить щитами или матами, что поможет сохранить теплоту выделяющуюся при химической реакции цемента с водой (экзотермия цемента) и поддерживать необходимые условия для твердения бетона. Изолированный от холодного воздуха бетон твердеет за счет тепла, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении, а также тепла, выделяемого в процессе экзотермической реакции твердения цементного теста.
  • запрещается применять смерзшийся заполнитель.
  • зимой эффективней применять высокомарочные быстротвердеющие цементы и портландцементы
  • при выполнении работ с холодными материалами предпочтителен следующий порядок приготовления бетонной смеси: сначала заполнитель вводят в раствор добавки рабочей концентрации и после их перемешивания в течение 1,5— 2 мин загружают цемент с последующим перемешиванием в течение 4—5 мин.
  • во избежание потерь влаги, попадания осадков и образования высолов необходимо их открытую поверхность укрывать слоем гидроизоляционного материала сразу же по окончании бетонирования
  • узнавать особенности бетонирования различных объектов или различных участков объектов до начала работ. Т.к. даже упомянутая выше экзотермическая реакция проходит с разной интенсивностью в конструкциях разного объема.

Список литературы.

  1. Рамачандран В. С., Фельдман Р. ф., Коллепарди М., Мальхотра В. М., Долч В. Л., Мехта П. К. Охама И., Ратинов В. Б., Розенберг Т. И., Мэйлваганам Н. П. Рамачандран В. Добавки в бетон — Рекомендовано к изданию Государственным всесоюзным научно-исследовательским институтом цементной промышленности «НИИ-цемент» и Министерством промышленности строительных материалов СССР: — © 1984 by Noyes Publications Предисловие к русскому изданию. Перевод на русский язык — Стройиздат, 1988.
  2. Ружинский C.И. Противоморозные добавки (из серии «Эффективное строительство. Секреты мастерства»): — Харьков, 2004. – 75с.
  3. Семенов В.С. К вопросу о применении противоморозных добавок // Московский государственный строительный университет. Материалы IX Международной научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. – выпуск 2010-4(84)
  4. Черкасов Г. И. Введение в технологию бетона //ИРКУТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ГЛАВВОСТОКСИБСТРОЙ.