Противоморозные бетонные добавки

Под противоморозными добавками понимают специальные химические вещества, которые увеличивают скорость набора прочности у бетонной смеси при отрицательных температурах. Далее мы выясним насколько они эффективны и почему без них невозможно обойтись. 

Как отвердевает бетон

Перед изучением противоморозных смесей, необходимо разобраться как отвердевает бетон. Его ключевым компонентом выступает цемент. Это вяжущее вещество водного твердения. Другими словами, ему необходима вода для застывания и приобретения прочной структуры. Именно жидкость запускает процесс гидратации. 

Кроме воды и цементной основы, бетонная смесь содержит в себе заполнители. Это могут быть частицы гравия, песка или щебня. Они могут быть как крупных, так и мелких фракций. 

Однако, для приготовления бетонной смеси одних компонентов недостаточно. Очень важно соблюдать пропорцию. Если просто смешать все компоненты, то получится бесполезная каша. Добавлять их нужно в строго определенном количестве. Например, соотношение воды к цементу должно составлять 0,3. Если количество жидкости будет недостаточным, то процесс гидратации не начнется. Также работает и наоборот. Если воды будет слишком много, то качество бетонной смеси оставит желать лучшего. В ее структуре образуются полости, которые снизят прочностные и эксплуатационные характеристики. 

Но что делать если жесткая бетонная смесь не нужна? Дополнительное количество воды позволит сделать структуру более гибкой и подвижной. В таких случаях применяются пластификаторы. Они не снижают прочность бетона при увеличении количества воды в составе. С их помощью можно получить гибкую смесь, не теряя в качестве. 

Как отрицательные температуры влияют на прочность бетона

Все дело в гидратации. Она представляет собой процесс образования кристаллических соединений. Протекание качественной и эффективной гидратации в бетонной смеси возможно только при следующих условиях:

• температура воздуха от +18° до +22° С;
• влажность воздуха от 90% до 100%. 

Представленные условия особенно важны в первые 4-5 дней застывания. Это связано с критической прочностью. Данный параметр крайне важен и составляет половину от всей проектной прочности бетона. 

В условиях низкой или отрицательной температуры протекание гидратации становится невозможным. Вода, количество которой в смеси составляет от трети до половины состава, перестает реагировать с цементом. При минусовой температуре она и вовсе замерзает. Находясь в ледяном состоянии, она не может взаимодействовать с цементом, а следовательно, гидратация останавливается. Таким образом, бетон не затвердевает и не становится прочным. 

Подводя итог, низкие и отрицательные температуры приводят к: 

• замедлению или остановке процесса гидратации;
• расширению смеси и росту внутреннего давления;
• образованию ледяных отложений, мешающих сцеплению. 

Такие последствия не позволят приготовить качественную и прочную бетонную смесь. Даже если она оттает после замерзания, ее прочные характеристики все равно испортятся. Подвергать отрицательной температуре можно только ту смесь, которая преодолела порог критической прочности. Это первые 4-5 дней после укладки. В таком случае оттаивание не изменит параметры бетона. 

Почему проводят бетонирование при отрицательных температурах 

Зачастую просто нет другого выхода. Не только в России, но и по всему мире хватает регионов, где приходится работать в условиях низких или отрицательных температур. Однако, не только из-за безвыходности строители прибегают к холодной укладке бетона. Также это происходит по следующим причинам: 

• технике проще добраться до места проведения работ;
• в холодное время года стоимость стройматериалов ниже;
• существуют такие виды грунтов, бетонирование фундаментов на которых возможно только зимой.

Наука не стоит на месте, и ученые придумали много способов, устраняющих недостатки бетонной укладки в холодное время года. Об этом мы поговорим ниже.   

Технология бетонирования при отрицательных температурах

Для начала нужно усвоить, что бетонирование в условиях среднесуточной температуры ниже +5° C, называется зимним бетонированием. Для сохранения высокого качества смеси нужно: 

• не допустить замерзания во время укладки и транспортировки;
• не допустить замерзания до достижения критической прочности.

Чтобы эти условия были выполнены, строители прибегают к: 

• обустройству теплоизоляционных укрытий;
• добавлению специальных химических составов; 
• прогреву смеси при помощи теплового оборудования;
• сохранению высокой температуры в области укладки.

Также для сохранения высокого качества бетона в смесь добавляют не обычный цемент, а быстротвердеющий. У него меньше срок достижения критической прочности. Еще во время зимнего бетонирования активно используют портландцемент. Он обладает повышенной прочностью и морозоустойчивостью. 

Подготовка бетонной смеси 

Не допустить замерзания во время транспортировки можно только одним способом – как можно скорее доставить бетон на место работ. В связи с этим у строителей есть правило «четырех часов». Оно говорит, что время транспортировки бетонной смеси не должно превышать 4-х часов. В противном случае потеря качества обеспечена. Но бывают случаи, когда быстрая транспортировка невозможна. Именно в таких ситуациях прибегают к противоморозным добавкам. 

Не допустить замерзания на строительном объекте можно с помощью горячей воды. Зимой в состав добавляется жидкость, температура которой равняется или превышает 70° C. Также нагревают заполнители (песок, гравий, щебень). Но единственное, что нагревать строго запрещено – это цемент. Если подвергать его высоким температурам, то он заварится и станет непригодным для использования. 

Помимо подготовки воды и компонентов строители также прогревают опалубку. Для этого используются тепловые пушки. Мощным напором горячего воздуха они создают нужную температуру по всему контуру.  

Метод термоса

Мы разобрались с подготовкой смеси, но что делать после нее? Как не допустить застывания бетона после его укладки? Ответ простой – с помощью метода термоса.

Способ представляет собой обыкновенное закупоривание. После укладки бетон накрывается деревянными, металлическими или пластиковыми листами. Также используются полиэтиленовые пленки или пенопластовые блоки. Благодаря им смесь не контактирует с холодным воздухом напрямую и может продержаться до достижения критической прочности. 

Но у метода термоса есть одно ограничение – нельзя допустить большого градиента температуры между внешней конструкцией и внутри. В противном случае рост давления неизбежен. Это приведет к разрушению опалубки. 

Самостоятельно метод термоса почти не применяется, так как его просто оказывается недостаточно. Он используется в комбинации с другими способами. Чаще всего с ускорителями затвердевания. Такая совокупность методов обладает несколькими преимуществами: 

• доступность;
• простота реализации;
• дешевизна исполнения.

Однако, у представленного метода есть один ключевой недостаток – он подходит только для конструкций с небольшой площадью охлаждения. Если требуется защитить от замерзания большой объем смеси, то реализация метода просто невозможна. Также способ неэффективен при температурах ниже -10° C. 

Помимо метода термоса существует другой похожий способ – метод сухого горячего термоса. В его основе лежит использование керамзита. Он нагревается до температуры 200° или 300° C после чего закладывается на самое дно. Когда он остывает до 100° C сверху заливают бетонную смесь, которая была приготовлена на теплой воде.  

Тепловые шатры

Их называют тепляками. Они представляют собой накидки, которыми покрывают опалубку и все залитое пространство. Внутри шатров располагают тепловые пушки, которые гонят горячий воздух и не дают смеси застыть. Ключевой недостаток способа – дороговизна. Далеко не каждая строительная бригада может позволить себе использовать несколько тепловых пушек. Такое оборудование отличается дороговизной. К тому же требуется следить за герметичностью шатра. 

Другие способы прогрева бетона

Помимо термосов и шатров применяют следующие методы сохранения тепла: 

• электродный;
• кондуктивный;
• индукционный;
• инфракрасный. 

Для достижения этих способов используют различное оборудование. Отсюда и вытекает их главный недостаток – высокая стоимость. Но дороговизна это только половина проблемы. От мастеров также требуется провести грамотные расчеты и правильно расположить устройства. Любая ошибка может негативно повлиять на конечный результат. По этой причине подобные способы не пользуются большой популярностью.  

Противоморозные добавки

Они являются самым популярным средством сохранения качества бетона в условиях низкой или отрицательной температуры. Добавки решают две ключевые задачи: 

• понижают температуру замерзания жидкости;
• ускоряют процесс гидратации для быстрого достижения критической прочности. 

Помимо перечисленных задач добавки также выступают в качестве ускорителей и пластификаторов. С их помощью можно компенсировать недостаток большого количества воды в смеси. 

Иногда просто необходимо добавить больше жидкости для получения густой субстанции. Но тогда пострадает гидратация. Эту проблему как раз решают противоморозные добавки. Благодаря своим главным свойствам по ускорению затвердевания и улучшению гидратации, они компенсируют минусы использования большого количества воды.  

Разновидности добавок

В бетонные смеси вводят следующие вещества:

• нитраты;
• карбонаты;
• соли хлористого типа. 

Эти химикаты увеличивают скорость затвердевания примерно на 30-40%. Конкретное значение зависит от самого вещества и его количества в составе. Но подобные добавки имеют следующие ограничения: 

• Соли нельзя использовать с металлической арматурой. Они вызывают ее коррозию и неизбежно ведут к разрушению структуры. 
• Соли нельзя использовать с высокощелочными цементами и портландцементами. Их составы не совместимы.  
• Соли калийного и натриевого типа нельзя использовать с заполнителями реакционных пород. Они не совместимы. 
• Поташ запрещается использовать при температуре выше 0° C. Он уменьшает время схватывания, из-за чего с бетоном невозможно работать. 

Также использование солей ведет к образованию высолов. Они представляют собой фракции белых пятен на поверхности бетона. 

Все вышеперечисленные ограничения и недостатки делают затруднительным использование противоморозных добавок. По этой причине строители прибегают к специальным смесям. Они лишены многих недостатков. Например, смеси компании «CEMMIX» линейки «HotIce» могут похвастаться следующими преимуществами:

• увеличивают сцепление с арматурами;
• увеличивают итоговую прочность бетона на 10-20%; 
• полностью безопасны для жизни и здоровья человека;
• совместимы с любыми разновидностями портландцемента;
• одновременно являются и ускорителями, и пластификаторами;
• делают бетонную смесь более гибкой и податливой при готовке;
• не оказывают негативного влияния на металлическую арматуру.

Таким образом, современные противоморозные добавки являются универсальным средством, которое необходимо любому строительному учреждению, работающему в условиях низкой температуры. 

Самостоятельное приготовление противоморозной добавки

Главным компонентом выступает поваренная соль. Она же является хлоридом натрия. Вы можете добавить ее в бетонную смесь для получения морозостойких свойств. Но делать это настоятельно не рекомендуется. Причины две: 

• такая соль навредит металлической арматуре;
• неизвестно в каких количествах ее нужно добавлять. 

Поэтому вывод простой – добавление неспециализированных посторонних средств ведет к непредсказуемому результату. Вам может повести, и вы действительно улучшите гидратацию, а также избавите смесь от длительного набора критической прочности. Но также вы можете испортить целую партию бетона. Далеко не каждая строительная команда имеет в своем распоряжении дополнительные средства на новую смесь. 

Подводя итог, единственный универсальный способ работы с бетоном в условиях низкой температуры – использование специализированных противоморозных добавок. Только профессиональные составы от известных производителей избавят бригаду от ошибок и нежелательных трат. Они надежны, практичны и предсказуемы. Более того современные добавки имеют демократичную цену, позволить которую может практически каждый подрядчик.