Противоморозные добавки в бетон



Термин «морозостойкая добавка для бетона» не всегда понимается правильно. Даже в среде профессиональных строителей бытует мнение, что главное назначение ПМД-присадок – предотвращение замерзания бетонного раствора. Это не так. Основная их задача – стимулировать правильное вызревание даже в неблагоприятных условиях. Эта задача может быть выполнена путем ускорения гидратации цементного клинкера, формирования в твердеющем растворе мелких пор, повышения растворимости минералов, которые составляют клинкерную часть цемента.

Присадки в бетон противоморозные условно можно разделить на две группы. В первой окажутся вещества, добавляемые в раствор в случае, если заливка производится при низкой температуре воздуха. В западной терминологии их называют антифризами. Вторые – это модификаторы, повышающие морозостойкость бетонных и железобетонных конструкций, т.е. нацеленные на продление срока эксплуатации зданий и сооружений в условиях холодного климата, а также в регионах с частыми оттепелями.

Заливка бетона при минусовой температуре

Бетонный раствор содержит воду, поэтому он чувствителен к минусовым температурам. Идеальные для заливки бетона условия – это температура от +5оС до +25оС и нормальная влажность воздуха. Если же заливка происходит в других условиях, необходимо принимать дополнительные меры, ведь вода в бетоне нужна не только для получения собственно раствора, но и для запуска процессов гидратации, т.е. химической реакции с образованием кристаллгидратов.

Отвердение бетона имеет две стадии:

  1. Первичная, схватывание. Масса теряет подвижность, густеет. Это происходит в первые несколько часов/суток после заливки.
  2. Вторая, твердение. Материал упрочняется. При расчетах скорости твердения конкретной марки бетона учитывается её прочность через первые 4 недели в стандартных условиях. При этом упрочнение может не заканчиваться через 28 дней, а длиться годами.

В нормальных условиях цемент схватывается в течение 1-5 часов, за это время раствор нужно транспортировать и уложить. Через 5-10 часов он теряет подвижность. Через 24 часа твердость составляет 2-3% от расчетной, т.е. 28-суточной.

При какой температуре воздуха вводят противоморозные присадки

То, что при морозе в бетон добавляют присадки, общеизвестно, само название наталкивает на этот вывод. Нужно отметить, что оно вводит в заблуждение. Морозом называют низкие температурные значения от -9оС. Присадки же необходимо вводить при гораздо более высокой температуре воздуха.

Скорость протекания химических реакций в бетоне напрямую зависит от температуры: при её понижении схватывание замедляется. Это заметно уже при t ниже 15оС. При t ниже нуля схватывание полностью останавливается. По техническому регламенту, зимний вариант ведения строительных работ применяется при снижении суточной температуры до 5оС.

На деле раствор почти всегда содержит увеличенный процент воды, поскольку это самый простой и дешевый способ увеличить пластичность массы. Это приводит к неправильному соотношению вода/цемент (В/Ц) и значительному снижению способности к схватыванию, что особенно важно при понижении t. Вот почему практики рекомендуют добавлять ускорители созревания уже при 10оС. Основной технологией зимнего бетонирования является введение в раствор на стадии его приготовления специальных присадок.

Ошибочно полагать, что присадка в бетон для минусовых температур не позволяет раствору замерзать. При минусовой температуре на смеси может появиться лёд, хотя температурные значения будут выше тех, что указаны рабочими для присадки. Этот лёд – часть вымерзшей воды. Концентрация добавки в оставшейся в жидком состоянии воде увеличилась, а с ней возросла и стойкость раствора к замерзанию. Лёд в данном случае не причиняет вреда.

Какие функции выполняют противоморозные добавки для бетона

Противоморозная добавка для бетона нужна для того, чтобы помочь раствору превратиться в искусственный камень, ускорить процессы схватывания и твердения, ведь залитый, но не схватившийся цемент при резком похолодании разорвет лёд. Однако такие присадки способны не только ускорять созревание. Их важнейшие для этапа эксплуатации свойства – способность упрочнять бетонную или ЖБ конструкцию на протяжении нескольких лет после строительства, повышать морозостойкость здания или сооружения на сотни циклов.

Присадки в бетон для заливки в мороз могут оказывать водоредуцирующее (т.е. способны снижать расход воды при перемешивании), водоудерживающее, противоморозное действие, улучшать прокачиваемость насосами. Эти функции более заметны при работе с раствором, в то время как другие раскрывают себя в процессе длительной эксплуатации.

Назначение противоморозных добавок в бетон:

  • Улучшение качества бетона. Присадки ускоряют формирование структуры и регулируют набор прочности бетона, делают его более долговечным, а зимнее строительство – возможным.
  • Ускорение процесса строительства. Использование противоморозных добавок позволяет продолжать строительство даже при низких температурах.
  • Повышение безопасности. Применение ПМД повышает безопасность на строительной площадке, так как в случае их использования можно отказаться от разведения открытого огня и других опасных методов обогрева.
  • Снижение затрат. Заливка бетона зимой без прогрева с добавками позволяет отказаться от дополнительного оборудования.

По форме выпуска присадки могут быть сухими монокомпонентными, представлять собой жидкий концентрат, выпускаться в виде комплексных смесей. Последние усиливают сразу несколько свойств бетона.

Основные компоненты противоморозных добавок

В качестве противоморозных добавок в раствор может вводиться широчайший перечень веществ. Выбор конкретной присадки во многом обусловлен её доступностью. Например, в Сибири это чаще всего будет поташ, поскольку в этом регионе есть его крупное месторождение. Также выбор может быть обусловлен особенностями конструкции и условиями строительства: для возведения гидромелиоративных объектов в СССР широко применялась аммиачная вода.

Наиболее применимые компоненты противоморозных добавок:

  • Хлористый кальций – на 30% повышает прочность бетона. Кальция хлорид – самая популярная присадка для бетона в зимнее время в мире, в этом качестве он используется с 1888 года. Популярность обусловлена безвредностью, пожаро-/ взрывобезопасностью и низкой ценой, это побочный продукт при производстве соды. Хлористый кальций повышает обрабатываемость раствора, уменьшает истираемость бетонного камня. Главный минус – провоцирует коррозию стальной арматуры при капиллярном подсосе.
  • Хлористый натрий – безопасная поваренная соль, эффективная и недорогая противоморозная добавка. Минусы – из-за неё появляются высолы, которые сложно убрать, она вызывает сильную коррозию металлических элементов.
  • Углекислый калий или поташ. Негорючее, нетоксичное вещество, которое не наносит вреда арматуре и закладным деталям, однако в его присутствии в бетонном растворе происходит образование едких щелочей. Не приводит к высолам или выцветам. Показывает низкую эффективность в крупнопористых смесях, керамзите. Не должен применяться в конструкциях с высокими динамическими нагрузками (мосты, эстакады)
  • Нитрит натрия. Повышает скорость твердения и конечную прочность до 1,5 раз. Ядовитое вещество, в сухом виде – пожаро- и взрывоопасное.
  • Аммиачная вода – незаменима при строительстве при экстремально низких температурах, однако запах аммиака сохраняется в здании несколько лет, поэтому её не используют для строительства жилых домов или ферм. Бетон с ней медленно набирает прочность. Аммиачная вода не вызывает коррозии металла.

Это далеко не полный список добавок, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы. Например, столь популярные хлористые соли ослабляют со временем напряжение арматуры. На морозоустойчивость бетона влияет набор факторов, в т.ч. водоцементное соотношение, скорость гидратации, способность к водопоглощению.

Повлиять сразу на все факторы какой-либо одной присадкой невозможно, поэтому лучшие результаты дает применение их комплекса, т.е. комплексных смесей или растворов, в которые также могут вводиться другие функциональные вещества. Например, для усиления ЖБ конструкций применяют коррозионностойкие добавки. В итоге смесь уже нельзя назвать противоморозной, поскольку это сузит описание её функций.

Разница между зимними добавками для бетона

Добавки различают по их функции и объединяют разные виды в комплексной смеси для бетона, чтобы достичь наилучших результатов строительства. Некоторые из них, например, регуляторы подвижности, важны только на этапе транспортировки и заливки. Другие работают от этапа раствора до вызревания, продолжают действовать весь период эксплуатации здания или сооружения.

Ускорители твердения

Крупные и средние зерна цемента не успевают прореагировать с водой полностью, в реакцию они вступают только по поверхности. В естественном состоянии упрочняться они начнут только тогда, когда к ним доберется влага. Таким образом, год от года прочность может возрастать в сравнении с эталонной 28-суточной. Добавки-ускорители растворяют эту корку, что и ускоряет созревание. Ускоритель гидратации повышает пластичность массы, что позволяет снизить объем воды до рекомендуемого уровня.

Ускорители добавляют не только в зимний бетон с противоморозными добавками. Они нужны и при большой жаре, ведь при таких условиях вода может испаряться слишком быстро. В этом случае ускоритель отвердевания соединяют с замедлителем схватывания. Ускорителями твердения являются хлорид натрия, нитрат кальция, сульфат железа.

Пластификаторы, суперпластификаторы, гиперпластификаторы

Попытка увеличить пластичность раствора добавлением воды приводит к ухудшению качества искусственного камня, поэтому для этой цели используются специальные вещества – пластификаторы, увеличивающие подвижность массы. Изготавливаться пластификаторы могут из продуктов целлюлозы, сульфатированной фенолформальдегидной смолы, лигниносульфатов, ПАВов. Пластификаторы способны повышать морозостойкость, плотность бетонной конструкции.

Воздухововлекающие присадки

Микропенообразователи повышают морозостойкость бетона за счет увеличения числа пор в монолите. Параллельно они увеличивают пластичность, снижают расслоение. Вовлекающие воздух присадки – это различные ПАВы, в т.ч. анионные, амфотерные, неионогенные, например, соли лаурилсульфатов.

Применение добавок для бетона при минусовых температурах

Функциональные добавки работают правильно в одном случае: если они введены в верных пропорциях, которые могут меняться в зависимости от температуры окружающей среды. Как правило, расход противоморозных добавок для бетона повышается с понижением t. Правильная дозировка указана в инструкции к ПМД. Передозировка приводит к обратному результату. Общее количество присадок не может превышать 15% веса смеси.

Добавки в бетон системы «Кальматрон»

Компания «Кальматрон» выпускает комплексные многофункциональные смеси для введения на этапе бетонирования, которые не только улучшают пластичность бетона при минусовых температурах, но и повышают морозостойкость зданий и сооружений. Это особенно важно для регионов с частыми оттепелями, поскольку из-за многократного повторения циклов замораживания и оттаивания запас морозостойкости может быть исчерпан всего за несколько лет.

Сухие смеси, повышающие морозостойкость бетонного камня:

  • «Кальматрон-Эконом» – это добавка для изготовления водоупорной штукатурки с параметрами морозостойкости F 200 и водонепроницаемости W8.
  • «Кальматрон-Д» и «Кальматрон-Д ПРО» – добавки для повышения W на 8, морозостойкости на 100 циклов и прочности на 30%.
  • «Гидробетон СРГ-Ф1» – смесь для восстановительного ремонта поверхностей из бетона.
  • «Гидробетон Крио-1» и «Гидробетон Крио-2» – ремонтные составы для использования при t до -10оС.

Рассмотрим действие комплексной добавки в бетон на примере смеси «Кальматрон-Д». Для зимнего строительства важным её преимуществом будет способность ускорения реакций гидратации цемента. Круглый год важна её способность увеличивать растворимость мономинеральных составляющих цементного клинкера.

Кольматирующие уплотнители в составе после застывания активизируют химические реакции, приводящие к образованию нерастворимых кристаллов, заполняющих пустоты. Таким образом, запускается процесс создания гидроизоляции в толще бетона, который активизируется каждый раз, когда влага проникает в конструкцию. Это позволяет говорить о способности к саморегенерации гидроизоляции фундамента или стен.

Эффектами применения «Кальматрон-Д» является повышение морозостойкости, водонепроницаемости, коррозийной стойкости арматуры, стойкости искусственного камня к минеральной и биологической коррозии, снижение капиллярного подсоса. Получить больше информации о продуктах «Кальматрон» и нюансах их применения вы можете у наших консультантов.