Противоморозные добавки

Противоморозные добавки для бетонов

Если бетон замерзаеткристаллы воды изза 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:

Уменьшает 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 2421191 рекомендуется применение противоморозных присадок в диапазоне температур минус 1015С. 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.

Противоморозные добавки

Рассмотрим основные химические вещества, которые являются противоморозными добавками:

Поташпротивоморозный 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 26 % от объема цемента.

Нитрит натрияускоряет твердение. Запрещено использовать в смеси с лигносульфонатами изза 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 10Сводный раствор аммиака 5%;
в диапазоне минус 1020Сводный раствор аммиака 10%;
в диапазоне минус 2035Сводный раствор аммиака 15%;
ниже минус 35Сводный раствор аммиака 20%.

Кальций и Натрий хлористыйуменьшает время схватывания. Основные недостаткикорродирование 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. Часто 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 роданистыйускоритель 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.

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

Аммоний хлористыйускоритель 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 4х 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.