Добавка для зимнего бетонирования: особенности и преимущества
Выбираете энергоэффективные решения?
Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE
Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)
Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)
Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)
Самый грандиозный за всю историю FORUMHOUSE проект «ДОМ ЗА ГОД» завершен, и счастливая семья уже въехала в комфортабельный загородный дом, который мы с нашими партнерами строили с использованием самых современных материалов и технологий. Стройка начиналась в феврале, и бетонировать фундамент УШП нам пришлось в холодное время – это стало возможным благодаря добавке для зимнего бетонирования ТЕХНОНИКОЛЬ. О свойствах противоморозных добавок и о правилах ее применения в формате мастер-класса вам расскажет Василий Шрамко, региональный технический специалист по строительной химии для бетона корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ.
Содержание:
Принцип работы противоморозной добавки
Но часто обстоятельства вынуждают начинать строительство в холодное время года, к тому же, в зимней стройке есть свои выгоды и преимущества. Когда среднесуточная температура опускается до +5 градусов, строительные нормы регламентируют переход на зимний вариант работ, и здесь уже необходимо использование противоморозных добавок.
Применение добавки целесообразно при снижении температуры окружающей среды ниже +5 градусов, т.к. при низких температурах химическая реакция цемента с водой практически останавливается.
Кроме того, что реакция между цементом и водой останавливается и, соответственно, ухудшается, а в некоторых случаях прекращается схватывание раствора, вода, замерзая, расширяется в объеме и разрушает структуру бетона. Если после укладки в опалубку бетонная смесь замерзнет, то ждать набора требуемой прочности после оттаивания бессмысленно. Его структура будет рыхлой, а прочность – значительно ниже прочности бетона такого же состава, но не подвергшегося замерзанию.
Поэтому при возведении железобетонных конструкций и монолитных сооружений при температуре ниже 0 градусов применяют противоморозные добавки. Они обладают противоморозным эффектом и ускоряют схватывание и твердение растворов при отрицательных температурах.
Действие противоморозной добавки направленно на то, чтобы вода, входящая в состав бетонной смеси, не замерзла, и бетонная конструкция после укладки набрала свою прочность.
По принципу действия все противоморозные добавки можно разделить на две группы:
При использовании добавок каждой из этих категорий необходимо внимательно читать инструкцию производителя, а также обращать внимание на ценник. Дешевая, некачественная противоморозная присадка может ухудшить характеристики бетона.
В состав качественных противоморозных добавок входят специальные компоненты – ингибиторы коррозии, которые не содержат агрессивных солей, корродирующих арматуру. Их можно применять в железобетоне, в т.ч. густоармированном. К сожалению, такое можно сказать не о всех ПМД, представленных на рынке строительной химии. Все зависит от состава.
Как использовать противоморозную добавку
Производитель присадки рекомендует следующую последовательность действий для приготовления бетонной смеси:
Некоторые застройщики считают, что противоморозную жидкость можно добавить и в миксер на объекте, но эксперт рекомендует подстраховаться.
Лучше заказывать на объект миксер с противоморозной добавкой.
Потому что правильно – добавлять противоморозную жидкость с водой и во время приготовления бетонной смеси.
Добавка растворяется в воде, которая необходима для приготовления бетонной смеси. Этим мы минимизируем риски введения в бетон лишней воды, которая может снизить прочностные показатели бетона. При приготовлении смеси к качеству воды особые требования не предъявляются. Обычно на бетонном заводе в зимний период включают парогенераторы, которые греют инертный материал. Воду для изготовления бетона тоже прогревают (от 20 до 40С), так как температура укладываемой бетонной смеси должна быть не ниже +10 градусов.
Как рассчитать дозировку противоморозной жидкости
При подборе состава бетонной смеси необходимо учитывать технические характеристики используемых материалов. От качества инертных материалов будет зависеть количество расхода цемента, соотношение песка и щебня, возможность проектирования высокомарочных бетонов. Огромное значение для бетона имеет цемент: его активность, тонкость помола, скорость твердения и т.п. Но неправильно рассчитанная дозировка противоморозной присадки может отрицательно повлиять на качество бетона, злоупотреблять добавками не следует.
Количество противоморозной жидкости в растворе зависит от количества цемента и температуры воздуха.
Дозировка противоморозной добавки, необходимая для набора бетоном нужной прочности
Нельзя забывать, что в холодное время года, пока сохраняются отрицательные температуры, прочность бетона с противоморозными добавками не превышает 30% от возможной проектной прочности.
По ГОСТ 24211 набор прочности «холодного» бетона должен составлять не менее 30% от своей марочной прочности через 28 суток после укладки. Добирать оставшуюся марочную проточность бетон будет при плюсовой температуре. Нагружать бетон можно при наборе им марочной прочности 70%. В «нормальных» условиях это происходит на 7 сутки после укладки бетона. Соответственно, при температуре +5 С бетон не выйдет на прочность 70% без дополнительного прогрева. Применение качественных пластифицирующих добавок позволяет ускорить этот процесс
Как правильно применять противоморозные добавки
Как мы уже говорили, роль противоморозных добавок в зимнем бетонировании состоит в том, что они активируют процессы твердения и понижают температуру замерзания жидкой фазы. Остальное зависит от самого строителя.
После укладки свежеуложенной смеси необходимо провести ряд мероприятий по уходу за б/с. СНиП 7013330.
Подведем итоги
Качественная противоморозная добавка позволяет работать с бетоном зимой, улучшает его характеристики прочности и антикоррозийные свойства. Даже летом, применяя противоморозную добавку при плюсовых температурах, мы получим дополнительный эффект ускорения набора прочности бетона.
Что такое противоморозная добавка и зачем она нужна?
Климатические условия значительной части России характеризуются длительным периодом отрицательных температур, когда устройство монолитных железобетонных конструкций сопряжено с необходимостью обеспечения нормального твердения бетона. Поэтому в большинстве российских регионов широкое применение имеют технологии зимнего бетонирования, в т.ч. использование противоморозных добавок (ПМД).
Какие бывают ПМД
В ходе твердения бетона благодаря жидкой фазе происходит гидратация состава и соответственно его созревание. При температуре ниже −5°С созревание сначала замедляется, а потом из-за кристаллизации воды, входящей в состав бетона, останавливается. Такое состояние ведет к разрушению структуры бетона и его непригодностью к использованию. Использование ПМД приводит к ускорению гидратации за счет вовлечения в процесс кристаллизации бетона максимально возможного объема воды, что в конечном итоге приводит к твердению бетона при отрицательных температурах.
Наибольшее распространение получили ПМД — ускорители, способствующие образованию в бетоне в ходе реакции силикатных компонентов цемента с продуктами его гидратации солей, снижающих температуру замерзания жидкой фракции раствора. Чаще всего используются:
Все эти ускорители твердения должны использоваться совместно с пластификаторами, что увеличивает стоимость бетона.
Достоинства и недостатки ПМД
Использование противоморозных добавок позволяет добиться положительных результатов, но при этом получить и негативные последствия. Преимущества:
К недостаткам ПМД можно отнести:
Однако, в любом случае, использование ПМД позволяет продлить сезон производства бетонных работ.
Противоморозные добавки в бетон
Широко используемый в строительстве материал — бетон — требует особых условий для набора прочности.
Как происходит отвердевание бетона
Основной компонент бетона — цемент, который является вяжущим водного твердения. Это означает, что для превращения порошкового компонента в твердый, подобный камню, материал, необходимо смешать цемент с водой, которая запустит в смеси реакции гидратации.
Помимо цемента и воды, в состав бетонных смесей вводят мелкие и крупные заполнители (песок и гравий либо щебень соответственно).
Из школьного курса химии мы знаем, что в каждом типе химических реакций вещества реагируют друг с другом в определенных пропорциях. Скажем, чтобы прошли реакции гидратации в бетонной смеси, соотношение воды к цементу, иначе называемое водоцементным соотношением, должно составлять 0,3.
Излишняя вода, добавленная в смесь ради более пластичной и удобной в работе консистенции, в итоге не вовлекается в реакции гидратации, со временем испаряется, оставляя в структуре бетона полости, снижающие его прочность.
Проблема жесткости бетонной смеси успешно решается сегодня добавлением пластификаторов, которые позволяют, не увеличивая количество воды замеса (а значит, не снижая прочность готового бетона) получить подвижные бетонные смеси.
Советуем изучить: Пластификаторы
Почему низкие температуры мешают набору прочности бетона
В процессе реакций гидратации, которые протекают в бетонной смеси, образуются прочные кристаллические соединения. Но для полноценного протекания этих реакций необходимы определенные условия:
Особенно важно соблюдение этих условий в период набора критической прочности. Она указывается в проектной документации и составляет 30–50% от проектной прочности бетона. Обычно этот показатель достигается на 4–6-й день твердения бетона. Далее условия могут быть не оптимальными.
При замесе бетонная смесь содержит довольно большое количество воды, которая еще не прореагировала с цементом, и эта ситуация продолжается до достижения бетоном критической прочности. Если в это время температура окружающей среды снижается, скорость протекания реакций гидратации снижается тоже, а при температуре ниже +5°С твердение практически останавливается. При отрицательных температурах вода в смеси замерзает, и реакции гидратации прекращаются, следовательно, и твердение бетона останавливается.
Какие проблемы возникают при низких температурах:
Все это приводит к получению бетонных изделий низкого качества.
Если бетон не достиг критической прочности и замерз, после оттаивания он снова начнет твердеть, однако будет в итоге менее прочным. Бетон, достигший критической прочности, уже можно подвергать замерзанию. После оттаивания он наберет прочность.
Почему бетонируют при низких температурах
Если для бетона вредны температуры ниже +5°С, почему бетонные работы проводят в подобных условиях?
Ответ прост: иногда просто нет выбора.
В России немало регионов, где оптимальные для бетонирования температурные условия появляются очень ненадолго. Фактически, это поздняя весна либо ранняя осень. Было бы странно отменять строительные работы все остальное время в году.
Но это не единственная причина; иногда на зимнее бетонирование идут сознательно по следующим причинам:
Как бетонируют при низких температурах
Однако и зимой можно получить бетонные изделия высокого качества. Для этого разработаны и с успехом применяются специальные методы.
Бетонирование при среднесуточных температурах ниже +5°С или при минимальных суточных температурах ниже 0° С называется, согласно СП 70.13330, зимним бетонированием.
Для бетонирования при пониженных температурах используют высокомарочные быстротвердеющие цементы и портландцементы.
Технология бетонирования при пониженных температурах предусматривает следующие меры:
Фактически, применяются следующие мероприятия:
Как готовят бетонную смесь для работ при пониженных температурах
Бетонная смесь, предназначенная для укладки, должна иметь температуру не ниже +5° С. Зимой во время транспортировки смесь остывает, поэтому ее можно заранее приготовить теплой, рассчитав время так, чтобы она сохраняла нужную температуру к моменту прибытия на стройку.
Время транспортировки бетонной смеси не должно превышать 4 часа.
Для приготовления смеси или раствора используют теплую и даже горячую (до 70° С) воду; прогревают также заполнители. Цемент прогревать нельзя, поскольку он может завариться. Затем замешивают смесь.
Опалубку и арматуру тоже прогревают, используя теплый воздух.
Если же предстоит длительная транспортировка раствора, применяют противоморозные добавки.
Метод термоса и метод сухого горячего термоса
Одним из методов зимнего бетонирования является сохранение тепла в бетонной смеси.
Дело в том, что реакции гидратации протекают с выделением тепла; иначе говоря, это экзотермические реакции.
Поэтому, если приготовить бетон на теплой воде и прогретых заполнителях, затем уложить его в прогретую опалубку и укрыть, выделяемого в процессе реакций гидратации тепла может хватить для обогревания бетона до достижения им критической прочности. Для укрывания используют обычно теплоизолирующие материалы, такие, как пенопласт, доски, специальные маты, пленка ПВХ.
Температуру внутри бетона постоянно измеряют, чтобы не допустить большого температурного градиента между температурой внутри конструкции и на ее поверхности. Большой температурный градиент может привести к росту давления внутри конструкции, и ее может «разорвать».
Метод термоса применяется самостоятельно либо в комбинации с ускорителями твердения бетона, благодаря которым бетон быстрее набирает прочность.
К плюсам метода термоса относятся:
Но есть и недостатки: он не подходит для небольших, тонкостенных или конструкций с большой площадью охлаждения, а также не эффективен при очень низких температурах.
Частный случай метода термоса — метод сухого горячего термоса, который позволяет укладывать бетон на промороженное основание:
В итоге тепла от реакций гидратации и от остывающего керамзита хватает, чтобы бетон успел набрать критическую прочность.
Тепляки
Тепляками называют шатры, которые устанавливают над уложенным бетоном. Внутри тепляков устанавливают тепловые пушки с таким расчетом, чтобы поддерживать температуру выше +5°С.
Этот метод довольно универсальный, однако его минусом является затратность: надо иметь оборудование, обеспечить герметичность шатра, тратить электроэнергию.
Методы прогрева бетона
В случаях, когда методы сохранения тепла не подходят, используют разнообразные способы прогрева уложенного бетона:
Как понятно из названий, используется прогрев электродами, инфракрасным излучением, электромагнитным полем.
Все эти способы очень эффективны, но требуют использования дорогостоящего оборудования и трудозатрат для его установки.
Все методы прогрева бетона и сохранения тепла (так называемый теплый бетон) являются технически сложными, требующими наличия оборудования и проведения предварительных точных расчетов.
Применение противоморозных добавок
Помимо «теплого» бетона бывает бетон «холодный». Это бетон, который не обогревают, а используют противоморозные добавки.
Противоморозные добавки работают в разных направлениях:
Схватывание бетона происходит в первые 2 часа после укладки. Чем ниже водоцементное соотношение, тем большая доля воды замеса вовлекается в реакции гидратации. Но при низком водоцементном соотношении смесь или раствор получаются жесткими и неудобными в работе. Поэтому противоморозные добавки работают одновременно как ускорители и пластификаторы.
Обзор противоморозных добавок
Для ускорения набора прочности в бетонные смеси и цементные растворы вводят разные добавки:
Они увеличивают скорость твердения в первые сутки не менее, чем на 30%.
Однако в их использовании есть ряд ограничений:
Кроме того, использование солей может привести к образованию высолов на поверхности бетона.
Вот почему выгодным и удобным способом вести строительные и ремонтные работы с применением бетонных смесей и цементных растворов при низких температурах является использование специальных современных противоморозных добавок, например, CemFrio и HotIce от CEMMIX, которые совмещают свойства протвоморозных добавок и пластификатора, а значит, не только позволяют работать зимой, но и повышают удобство работы с бетонной смесью.
Рассмотрим, каковы преимущества использования современных противоморозных добавок CemFrio и HotIce от CEMMIX:
Таким образом, применяя противоморозные добавки CEMMIX, вы получается подвижную, удобоукладываемую бетонную смесь, которая бытро наберет распалубочную прочность даже при очень низких температурах.
Важно, что готовые добавки удобны для дозирования, ими легко пользоваться.
Розничная цена CemFrio в магазинах LeroyMerlin составляет 75 рублей за литр. При рекомендованной дозировке добавки экономия денежных средств на цементе при изготовлении 1000 кубометров бетона В25 составит порядка 130 тысяч рублей.
Можно ли сделать противоморозную добавку своими руками
Домашние умельцы используют подручные средства для добавления в бетонную смесь. Так, в качестве пластификаторов зачастую рекомендуют использовать моющие средства: средства для мытья посуды, недорогие шампуни. Однако состав моющих средств может быть разным, и ПАВ в них может находиться в разной концентрации. Таким образом, нет точных данных о том, сколько и какого моющего средства добавить для гарантированного эффекта.
В качестве противоморозной добавки добавляют обычную поваренную соль (хлорид натрия) либо соли-электролиты, но они могут вредить арматуре, и также не известно, в каких количествах их добавлять.
Добавление подручных средств в цементные растворы — дело рискованное, а цена ошибки может быть очень велика. Поэтому надежнее будет использовать испытанную в лаборатории добавку, на которой указана точная дозировка, и которая не имеет недостатков домашних добавок.
Из существующих методов ведения бетонных работ при пониженных температурах наиболее удобными и недорогими являются методы с применением противоморозных добавок. На сегодняшний день наработан богатый опыт применения солей-электролитов, но он показывает, что такие добавки уместны далеко не всегда. Гораздо надежнее использовать современные, разработанные и проверенные в лабораториях добавки, которые сочетают свойства противоморозной добавки, ускорителя твердения и пластификатора. Они доступны, надежны, предсказуемы, легки в использовании и экономичны.
Противоморозные добавки в бетон — виды и температурные режимы
Независимо от того, для каких целей готовится строительная смесь, для заливки фундамента, стяжки или кирпичной кладки, в раствор всегда добавляется определенное количество воды. При пониженных температурах жидкость начинает замерзать, что негативно сказывается на прочностных характеристиках раствора. Чтобы бетон успел набрать прочность до того, как вода в нем замерзнет, в замес добавляют специальные жидкие компоненты – пластификаторы. Противоморозная добавка в бетон улучшает диспергирование (рассыпчатость) твердых составляющих раствора, благодаря чему он преобразуется в суспензию устойчивую к замерзанию. Помимо этого некоторые типы подобных присадок ускоряют застывание бетонной массы.
Типы противоморозных добавок для бетона
Все противоморозные добавки в раствор для кладки бетона бывают трех видов:
Большинство комплексных антиморозных добавок, попадая в раствор, выполняют сразу несколько функций: понижают температуру кристаллизации жидкостных компонентов смеси и осуществляют регулировку набора прочности. Современные морозостойкие добавки бывают разных типов в зависимости от их химических и эксплуатационных характеристик. Исходя из этого, выделяют следующие основные компоненты присадок.
Карбонат кальция
Карбонат кальция (или как его еще называют поташ) – это противоморозный кристаллический компонент, значительно ускоряющий застывание бетонной массы.
Поташ рекомендуется использовать только вместе с тетраборатом натрия (который также называют сульфидно-дрожжевая бражка или бура), так как карбонат кальция в чистом виде приведет к снижению прочности бетона.
Важно! Концентрация тетрабората натрия и бражки должна быть не более 30%.
Также стоит учитывать, что поташ – это довольно опасное вещество, которое можно применять только с соблюдением мер безопасности.
Тетраборат натрия
Бура также может использоваться в качестве самостоятельной добавки для бетона противоморозного типа. Эта присадка является смесью кальция, аммония и солей натрия.
Примесь из тетрабората натрия сохраняет целостную структуру бетонной конструкции после ее отмерзания. Кроме этого бура исключает появление трещин в монолите, снижает водопроницаемость бетона и повышает его прочность на 20-30%.
Нитрит натрия
Важно! Этот химикат ни в коем случае нельзя смешивать с лигносульфоновыми кислотами, так как такая смесь образует опасный отравляющий газ.
Также стоит учитывать, что применение противоморозных добавок в бетоне с добавлением нитрита натрия допускается только при использовании специальной тары с маркировкой «яд».
Формиат натрия или кальция
Еще один компонент, являющийся противоморозным ускорителем – формиат натрия или кальция, используется вместе с лигносульфонатом нафталина. Это вещество повышает водоредуцирующие и пластифицирующие характеристики портландцементного раствора.
Расход формиата кальция, как противоморозной добавки не должен превышать 2-6% от общего объема смеси.
Аммиачная вода
Аммиачная вода получается путем растворения в воде аммиачного газа. При этом образуется качественная добавка, которая не только наделяет бетонный раствор противоморозными свойствами, но и не вызывает коррозии армирующей сетки. Присадка этого типа также не влияет на сцепление армокаркаса и бетонного раствора. Однако, в отличие от аналогов аммиачная вода не ускоряет процесс затвердевания бетона, а наоборот замедляет его. Благодаря этому свойству укладывать бетон можно без лишней спешки.
Концентрация этого компонента зависит от температуры воздуха:
В продаже можно встретить множество готовых добавок, рассмотрим самые лучшие из них.
Специализированные антиморозные добавки
Для повышения морозостойкости бетона используются следующие присадки:
Благодаря такому разнообразию всевозможных компонентов можно получить портландцемент с минеральными добавками, который останется прочным независимо от того, какое на улице время года.
Также стоит рассмотреть плюсы и минусы таких добавок.
Преимущества и недостатки противоморозных присадок для бетона
Помимо уже описанных положительных свойств присадок, можно выделить:
Однако, не стоит сильно «увлекаться» такими присадками, так как они обладают определенными недостатками. При использовании добавок:
Также, существует мнение, что некоторые компоненты присадок могут снизить скорость набора прочности монолитной конструкции. Отчасти эта теория верна, так как первые несколько дней бетонный раствор действительно может прочнеть чуть медленнее, однако после 28 суток упрочнение, наоборот, происходит быстрее.
Кроме этого некоторые вещества способствуют образованию коррозии на железных прутках армирующего каркаса. Если вы используете арматуру, то стоит отказаться от присадок с хлоридами. Такие вещества, как нитрит натрия или аммиачная вода, напротив, предотвращают появление ржавчины.
В процессе затвердевания бетонного раствора добавки могут перемещаться по смеси и скапливаться в одном месте (чаще всего на ребрах бетонных конструкций). В процессе того, как эти «очаги» кристаллизуются, наблюдаются многократные перепады температуры в отдельных участках бетонного монолита. Поэтому использовать поташ и нитрат кальция рекомендуется очень осторожно.
Также стоит учитывать, что добавки, образующие двойные соли не подходят для эксплуатации бетонных конструкций в агрессивной водной среде.
В заключении
Применение специальных добавок в зимний период, безусловно, поможет сохранить прочностные характеристики бетона, однако добавлять такие компоненты необходимо в разумных приделах. Если есть возможность, то лучше использовать специальные провода для прогрева бетонной смеси.