XIV.     Внедрения бетонов

A.         Противоморозные добавки

Нитрит натрия не вызывает коррозию арматуры, а при количестве добавки не менее 2% от массы цемента замедляет ее. Нитрит натрия не влияет на сроки схватывания смеси, но является слабой противоморозной добавкой. Практический опыт показывает, что кристаллический нитрит натрия более эффективен, чем жидкий.

Бетон с добавкой нитрита натрия менее устойчив в различных агрессивных средах— 1%. Для бетонов с противоморозной добавкой нитрита натрия следует применять портланд- и шлакопортландцемент марок не ниже 400.

Известные противоморозные добавки позволяют вести работы при температуре не ниже —25° С. При этом к месячному возрасту бетон приобретает от 30 до 60% проектной прочности при сжатии. К 90 суткам твердения в зимних условиях прочность при сжатии достигает 70—90% марочной.

Поэтому представляют интерес результаты исследований и внедрения бетонов, затворенных аммиачной водой. Установлено, что аммиачная вода позволяет успешно вести бетонирование при отрицательной температуре —35° С и ниже.

Бетон требует укрытия, например, полиэтиленовой пленкой или нанесения пленкообразующих для предотвращения испарений аммиака.

При низкой положительной и особенно отрицательной температуре выделение аммиака из аммиачной воды даже высокой концентрации резко уменьшается.

B.         Бетоны с добавкой азотнокислого кальция

Для приготовления бетонных смесей рекомендуется определенная концентрация раствора аммиачной воды в зависимости от прогнозируемой температуры твердения.

Вопрос воздействия аммиачной воды на арматуру освещен недостаточно. Однако имеются данные, что эта добавка оказывает вредное действие на металлические детали технологического оборудования, применяемого для приготовления, хранения и транспортирования аммиачной воды, а также бетоносмесителей при приготовлении бетонной смеси в обогреваемых помещениях. Особенно быстро выходят из строя детали из чугуна и цветных металлов. Для защиты от коррозии это оборудование окрашивают нитроэмалевой краской.

Предложена еще одна новая противоморозная добавка — азотнокислый кальций. По своему действию она равноценна хлористому кальцию, но в отличие от него не ведет к коррозии арматуры.

Бетоны с добавкой азотнокислого кальция не дают высолов при капиллярном подсосе, периодическом увлажнении и высушивании при определенном соотношении добавки и цемента. Так, при расходе цемента на 1 м3 бетона не менее 200—250 кг количество азотнокислого кальция не должно превышать 25 кг. Если расход цемента 300—350 кг, количество добавки должно быть не более 50 кг.

C.         Азотнокислый кальций

Бетоны с добавкой азотнокислого кальция характеризуются меньшей величиной капиллярного подсоса, чем без добавки, повышенной водонепроницаемостью и равной способностью к усадке.

Введение добавки не снижает морозостойкость бетона. Азотнокислый кальций обладает еще и пластифицирующим эффектом. Для железобетонных и бетонных конструкций, твердеющих при отрицательной температуре, азотнокислого кальция добавляют не более 40 кг на 1 м3 бетона. Для несущих железобетонных конструкций пролетных строений мостов, ферм, балок, плит и перекрытий пролетом более 12 м расход не должен превышать 15 кг па 1 м3 бетона.

Применение азотнокислого кальция при возведении дымовых труб, градирен, а также конструкций, которые постоянно нагреваются, а затем резко охлаждаются в водной или воздушно-влажной среде, не допускается.

Применение азотнокислого кальция в оптимальных дозах (15— 40 кг на 1 м3 бетона) позволяет за первые сутки твердения при положительной температуре получить до 70% марочной прочности бетона. Оптимальная дозировка должна устанавливаться опытным путем.

Рекомендуется при твердении бетона в зимних условиях применять портландцемент марок не ниже 400. При температуре до —5° С расход азотнокислого кальция на 1 м3 бетона 20—25 кг, до —15° С несколько больше — 30—40 кг.

D.         Ускоритель твердения

На Каховской оросительной системе и Северо-Крымском канале для зимнего бетонирования применяли противоморозную добавку на основе мочевины—гранулированного удобрения.

Добавка мочевины, являющейся поверхностно-активным веществом, существенно улучшает подвижность бетонной смеси сразу после ее приготовления и обеспечивает в дальнейшем в течение 2—3 ч при отрицательной температуре сохранение высокой удобоукладываемости. За счет пластифицирующего эффекта расход воды может быть снижен примерно на 7% при заданной подвижности.

В качестве ускорителя твердения вводили кальциевую селитру. Расход противоморозной добавки зависит от температуры окружающей среды.

В 28-суточном возрасте прочность бетона составляла более 50% 28, а в 180-суточном — достигала проектной. Другие показатели физико-механических свойств были также достаточно высокими: морозостойкость 150 циклов, водонепроницаемость 8, пористость 3.5%, водопоглощение 22%. Как показывает опыт, применение добавки эффективно и в экономическом отношении.

В последнее время предложен ряд противоморозных комплексных добавок: смеси нитрита кальция и мочевины в весовом соотношении 3 : 1 (НКМ); нитрата и нитрита кальция и мочевины — 1,5:1,5 (ННКМ); нитрита натрия и хлорида кальция — 1:1 (ННХК); нитрата и нитрита кальция, хлорида кальция и мочевины— 0,7 : 0,75 ; 1,5 : 1 (ННХКМ). Эти добавки иногда сочетаются с добавкой СДБ 0,2% от массы цемента.

E.         Противоморозные добавки

Сравнительные испытания перечисленных, а также традиционных добавок дали интересные результаты. Добавки поташа или нитрита натрия вводили в бетонную смесь в количестве 10%, а хлористого кальция и натрия — 4,5 + 3% от массы цемента. НКМ, ННКМ, ННХКМ добавляли 25% от массы воды затворения.

Добавки поташа и ННХКМ при положительной температуре значительно ускоряют потерю подвижности бетонной смеси. Цементно-песчаный раствор при В/Ц=0,45 с добавкой поташа теряет подвижность за 30 мин, а с добавкой ННХКМ — за 1 ч 30 мин. Добавки НКМ, ННКМ, смесь хлоридов натрия и кальция приводят к потере подвижности бетона в более поздние сроки — через 3—4 ч. Бетонные смеси с этими добавками признаны технологичными. Введение добавки нитрита натрия замедляет схватывание цемента.

С точки зрения ускорения твердения бетона при отрицательной температуре особенно эффективны добавки, содержащие хлорид кальция—ННХКМ, смеси хлоридов кальция и натрия, хлорида кальция и нитрита натрия, а также добавки поташа. Все остальные добавки (нитрит натрия, НКМ, ННКМ) в меньшей мере ускоряют твердение бетона, но к 6—12 месяцам разница в прочности уменьшается. Только бетоны с добавкой поташа не наращивают прочность после 90 суток твердения.

F.         Процесс разработки добавок

Противоморозные добавки, особенно содержащие соли кальция, не эффективны при использовании в бетоне цемента с повышенным содержанием МО. Возможно в процессе гидратации цемента происходят какие-либо деструктивные процессы.

В присутствии добавок, содержащих соли кальция и нитрита натрия, морозостойкость бетона повышается. Бетон с этими добавками также характеризуется повышенной устойчивостью в хлоридной среде.

Некоторое преимущество перед остальными добавками при испытании на морозостойкость и в хлоридной среде имеет ННХКМ. Эти показатели бетона с добавкой поташа по сравнению с бетоном без добавок ухудшились.

При испытании в течение трех лет установлено, что скорость коррозии в бетонах без добавок, с добавками ННХКМ или ННХК одинакова независимо от условий твердения и концентрации добавок. Соотношение должно быть равно 1:1.

Вероятно следует ожидать применения в строительстве новых, в том числе и комплексных, полифункциональных противоморозных добавок, сочетающих противоморозный эффект с ускорением твердения при сопутствующей тепловой обработке. Процесс разработки добавок такого рода в последние годы явно интенсифицировался, что объясняется высокой эффективностью этого способа выдерживания бетона при отрицательной температуре.