· хлорид кальция (ХК) CaCl2 (ГОСТ 450-77) + хлорид натрия (ХН)NaCl (ГОСТ-13830-68);
хлорид кальция (ХК) + нитрит натрия (НН);
нитрат кальция (НК) Ca(NO3)2 (ГОСТ 4142-77) +мочевина (М) CO(NH2)2 (ГОСТ 2081-75E);
комплексное соединение нитрата кальция с мочевиной (НКМ) (ТУ 6-03-266-70);
нитрит-нитрат кальция (ННК) (ТУ 603-7-04-74) + мочевина (М);
нитрит-нитрат кальция (ННК) + хлорид кальция (ХК);
нитрит-нитрат - хлорид кальция (ННХК) + мочевина (М);
поташ (П) K2CO3 (ГОСТ 10690-73).
Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных среди блуждающих токов, температуры окружающей среды.
Противоморозные химические добавки запрещается использовать при бетонировании предварительно напряженных конструкций, армированных термически упрочненной сталью; при возведении железобетонных конструкций для электрифицированных железных дорог и промышленных предприятий, где возможно возникновение блуждающих токов способствующих разрушению бетона.
Внесение химических добавок приводит к некоторому замедлению набора прочности бетоном по сравнению со скоростью твердения бетона в нормальных условиях. Так при внесении поташа прочность бетона в возрасте 28 суток при температуре окружающего воздуха -250C составляет 50%, а в возрасте 90 суток60%. При температуре -50С набор прочности протекает более интенсивно и к 28- суточному возрасту он может составлять 75%.
В зависимости от температуры наружного воздуха возможны различные сочетания добавок. Бетон с противоморозными добавками применяют в тех случаях, когда достигается набор критической прочности до их замерзания. Скорости набора прочности бетонами с противоморозными добавками в зависимости от температуры.
При выборе добавок учитывают их стоимость и влияние на физико-механические и технологические свойства бетонов и бетонных смесей. Так при внесении поташа сокращаются сроки схватывания цемента, в результате чего ухудшается удобоукладываемость смеси. Наиболее дешевые и доступные добавки – хлориды кальция и натрия. Добавки вводят в виде водяных растворов в процессе приготовления бетонных смесей в количестве 3---18% от массы цемента.
Применение добавок целесообразно в сочетании с дополнительным подогревом. Растворы, содержащие мочевину, не следует подогревать выше 40 0С. Растворы солей рабочей концентрации не должны иметь осадков нерастворившихся солей. Некоторые добавки, например хлористые соли, ухудшают качество поверхности возводимых конструкций вследствии образования высолов. Поэтому их применяют при возведении сооружений небольших объемов, к качеству поверхностей которых не предъявляют высоких требований ( например, фундаменты, балки). Процесс укладки и уплотнения смесей не отличается от обычных методов бетонирования.
Способы бетонирования с тепловой обработкой
При бетонировании сравнительно тонкостенных конструкций при отрицательных температурах для быстрого достижения распалубочной прочности применяют подачу тепла извне сразу же после укладки и уплотнения бетонной смеси.
Тепловая обработка является практически единственным способом ускорения твердения бетона в зимнее время (без использования химических добавок) и обеспечивает достижение прочности монолитных конструкций.
В настоящее время прогрев бетона монолитных конструкций осуществляется различными способами в зависимости от типа конструкций, опалубки, характеристик бетона и т. д.
Однако практика показала, что использование только одного прогрева бетона не всегда достаточно.
Большое значение имеют противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды в бетонной смеси и обеспечивают твердение бетона при отрицательных температурах с достижением критической прочности в короткие сроки.
Нашли применение различные противоморозные добавки: формиат натрия, "Лигнопан Б-4", нитрит натрия, "Релаксол", "Семпласт Крио" и др.
Некоторые добавки обладают комплексным действием (пластифицирующим и ускоряющим твердение).
Способ требует большой электрической мощности - более 1000 кВт для разогрева 3-5 м³ бетонной смеси.
В зависимости от схемы установки и подключения электродов, способ разделяется на сквозной, периферийный и с использованием в качестве электродов арматуры.
Этот способ эффективен для слабо армированных конструкций - фундаментов.
Способ электрообогрева в греющей опалубке основан на передаче тепла от греющих поверхностей опалубки в бетон путем теплопроводности. В качестве нагревательных элементов применяются ТЭНы, слюдопластовые нагреватели, греющие кабели, углеграфитовая ткань, сетчатые нагреватели и др.
Этот способ наиболее эффективен (по СНиП 3.03.01-87) для фундаментов зданий и под оборудование, массивных стен, колонн, балок, рамных конструкций, полов, плит перекрытий, тонкостенных конструкций, бетонирование которых ведется при температуре окружающего воздуха до -40°С.
Способ инфракрасного обогрева бетона предусматривает использование тепловой энергии, выделяемой инфракрасными излучателями, направленной на открытые или опалубленные поверхности конструкций.
Способ используется для: а) отогрева промороженных бетонных и грунтовых оснований, арматуры, опалубки, удалении снега и наледи; б) ускорения твердения бетона в скользящей опалубке, плит перекрытий; в) создания тепловой защиты поверхностей, недоступных для утепления.
Самым эффективным и технически безошибочным является:
сочетание безобогревных способов и способов с тепловой обработкой с ускорением и интенсификацией твердения бетона введением в него противоморозных химических добавок.
Необходимо отметить, что не все добавки, рекомендованные ГОСТ 24211-2003, эффективны для зимнего бетонирования с применением прогревных способов монолитного бетонирования.
Поваренная соль NaCI и хлорид кальция СаCl2, неблагополучны в коррозионном отношении при введении более 2 кг на 100 кг цемента, а в меньшем количестве они не эффективны, нитрит натрия NaNО2 - ядовит, натриевая селитра NaNO3 и кальциевая селитра Са(NO3)2 эффективны только в сочетании с другими противоморозными добавками, что ведет к удорожанию; поташ (углекислый калий) K2СО3, снижает прочность и морозостойкость; кальцинированная сода Na2СОз -ускоряет схватывание и снижает удобоукладываемость; формиат натрия NaCOOH - эффективен только до -10°С, мочевина (карбамид) H2NCONH2 не подходит для прогревных методов, т.к. деструктирует (разлагается) при температуре выше -40°С.
Наиболее широко применяются поташ, нитрит натрия и формиат натрия.
Применение поташа как противоморозной добавки может вызвать недобор прочности более 30%, снижение морозостойкости и водонепроницаемости. Дело в том, что кристаллизационные процессы с поташом протекают со значительным увеличением объема и в бетоне появляются внутренние напряжения, вызывающие появление микро- и макротрещин вплоть до разрушения конструкции.
Однако поташ может и не ухудшать прочность и морозостойкость бетона, если он вводится в бетонную смесь совместно с замедлителями схватывания - сульфитно-дрожжевой бражкой СДБ, тетраборатом натрия ТН (бура) или жидким стеклом + адипиновым пластификатором ПАЩ-1. Это ведет к удорожанию работ.
От использования нитрита натрия лучше воздержаться вследствие его ядовитости (все соли азотистой кислоты весьма ядовиты). Так, емкости для приготовления, хранения и переноски порошка и водных растворов нитрита натрия согласно НТД требуется обозначать предупредительной надписью "Яд!".
Применение формиата натрия ограничено температурой -10°С. Поэтому, для снижения внутренних напряжений в бетоне и, поскольку поташ, нитрит натрия и формиат натрия не обладают пластифицирующим и водоредуцирующим действием, для повышения подвижности бетонных смесей и снижения В/Ц отношения их используют совместно пластифицирующими добавками.
Наиболее широко распространен суперпластификатор С-3 - лигносульфанат нафталина (в порошкообразной или жидкой товарной форме).
Необходимо отметить, что в С-3 содержится 6-10% сульфата натрия, что является причиной появления стойких высолов и сульфатной коррозии бетона, существенно снижающей долговечность строительных конструкций.
Большим недостатком является также то, что разжижитель С-3 содержит опасные в биологическом и природоохранном отношении вещества - фенол, формальдегид и производные нафталина.
В настоящее время при монолитном бетонировании как летом, так и зимой в диапазоне температур от +20°С до -15°С успешно применяется отечественная комплексная добавка для бетонов и строительных растворов - Ускоритель твердения - пластификатор "ГАМБИТ MaxiTEMP (E-1)" с противоморозным эффектом до -15°C, производимый серийно в Москве ООО «МегаПром».
Ускоритель твердения - пластификатор "ГАМБИТ MaxiTEMP (E-1)" сертифицирован в системе "Мосстройсертификация" на соответствие ГОСТ 24211-2003 и разрешен в санитарном отношении для производства бетонов и строительных растворов в строительстве, в т.ч. предприятиях пищевой промышленности, бассейнах, резервуарах с питьевой водой.
Ускоритель твердения - пластификатор "ГАМБИТ MaxiTEMP (E-1)" :
■ Ускоряет твердение - повышает прочность бетона нормального твердения в возрасте 1 суток или после тепловой обработки на 30-50% и более.
■ Пластифицирует - увеличивает подвижность смесей от П1 до П4.
■ Противоморозный - обеспечивает твердение бетона при температурах до -15°С.
■ Повышает прочность бетона в проектном возрасте на 1-2 класса.
■ Снижает расход воды затворения на 6-11%.
■ Полностью исключает водоотделение и расслаиваемость смесей.
■ Не дает высолов.
■ Уплотняет структуру бетона и увеличивает водонепроницаемость на 2-4 ступени до W4-W6
■ Эффективен для низко- и высокомарочных цементов как бездобавочных, так и с добавками.
Физическая сущность электропрогрева (электродного прогрева) идентична рассмотренному выше способу электроразогрева бетонной смеси, т. е. используется теплота, выделяемая в уложенном бетоне при пропуске через него электрического тока.