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.
Принцип работы противоморозной добавки
Большинство застройщиков стараются начинать возведение фундамента в теплое время года, потому что оптимальная температура для гидратации, химической реакции между цементом и водой, в результате которой и происходит схватывание — +15 — +20 градусов.
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.
Василий Шрамко региональный технический специалист по строительной химии для бетона корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ
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.
Василий Шрамко
Действие противоморозной добавки направленно на то, чтобы вода, входящая в состав бетонной смеси, не замерзла, и бетонная конструкция после укладки набрала свою прочность.
Применение противоморозных добавок позволяет возводить фундаменты при температуре от +5 до -25 градусов.
По принципу действия все противоморозные добавки можно разделить на две группы:
- Добавки, которые понижают температуру замерзания жидкой фазы бетона, вода не переходит в твердое состояние при -10 градусах и ниже.
- Добавки, которые убыстряют процесс схватывания.
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.
Василий Шрамко
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.
Противоморозные добавки для бетонного раствора
Добавки для бетона сегодня используются очень часто и протиморозные занимают особое место, так как позволяют проводить работы практически круглый год. В бетонную смесь входит около 10% воды и при снижении температуры она начинает замерзать. Если при понижении температуры в бетоне просто замедляются все процессы, то при минусе затвердевание останавливается вообще.
И потом, когда при оттаивании процесс может продолжиться, он уже происходит с нарушением технологии, могут понизиться показатели прочности и стойкости к механическим нагрузкам, другие характеристики. Для сохранения возможности набора прочности раствором нужно оставить воду жидкой даже при минусе, чего и добиваются с использованием присадок.
Добавки-пластификаторы улучшают диспергирование всех твердых компонентов цементного раствора. Повышается рассыпчатость песка, гравия, вяжущего, смесь становится суспензией, а стойкость к промерзанию повышается до отметки в -15 градусов, процесс затвердевания при этом обычно ускоряется.
Минусом введения таких добавок в бетон является наличие в их составе хлоридов, из-за которых может корродировать арматура. Но некоторые производители предлагают добавки без хлоридов, они лучше подходят для заливки бетона с армирующим каркасом.
Сложности зимнего бетонирования
Любой бетонный раствор – это смесь цемента определенной марки, наполнителя мелкого (кварцевый карьерный или речной песок), наполнителя крупного (гранитный или известковый щебень, гравий) и воды. Все компоненты берут в определенной пропорции, тщательно смешивают, укладывают в форму.
Далее цемент начинает взаимодействовать с водой (происходит реакция гидратации), начинает схватываться и отвердевать постепенно (полностью процесс завершается по прошествии 28 суток). Нормально этот процесс проходит лишь при плюсовой температуре, а вот минус негативно влияет на монолит.
Какие изменения могут произойти в бетоне под воздействием минуса:
Заметно дольше проходит процесс гидратации – когда температура падает ниже +5. При температуре ниже 0 в жидком растворе формируется ледяная кристаллическая решетка. В процессе замерзания кристаллы льда увеличиваются в объеме и становятся причиной появления в неокрепшем еще растворе зон локального напряжения, вследствие чего разрушается структура и появляются разрывы связей частиц цемента. Когда бетон уже замерз, вокруг деталей из металла появляется ледяная корка, оттесняющая цементную массу от стальной арматуры и таким образом нарушающая целостность ЖБИ. При переходе свободной воды в состояние льда уменьшается объем воды и потом при оттаивании ее становится недостаточно для гидратации.
Все эти явления тем опаснее, чем раньше замерзает бетон. Если он не набрал хотя бы 50% проектной прочности, замерзание может пагубно сказаться на качестве и прочности, существенно понизив показатели.
Способы борьбы с замерзанием раствора
Основная задача зимнего бетонирования заключается в защите бетонных растворов максимально долго от промерзаний путем сохранения воды в формате жидкости, а не льда. Для этого используют несколько различных способов.
Основные методы борьбы с замерзанием бетонных растворов:
Эффект термоса – опалубку для заливки создают из теплоизоляционных материалов, а сами компоненты для приготовления раствора прогревают (жидкость, песок и щебень, но не цемент), потом смесь заливают и накрывают теплоизоляционными материалами. Так удается не допустить замерзания бетона до момента, когда мороз ему будет уже не страшен.
Сейчас читают: Силикатные бетоны
Прогрев раствора в опалубке разными методами – паром, путем пропускания через него тока, использования специальных устройств. Но это достаточно трудоемкий процесс, предполагает использование специального оборудования. Создание над местом заливки смеси закрытого шалаша или навеса, обогреваемых дизельными или электрическими тепловыми пушками. Антифриз – введение в раствор противоморозных добавок, которые ускоряют гидратацию и защищают воду от замерзания.
Главные преимущества антифризов
Противоморозные добавки могут быть сухими и жидкими. К жидким относят аммиачную воду, полученную в процессе растворения аммиачного газа в воде. Добавка делает бетон морозоустойчивым, не дает корродировать арматуре, ускоряет процесс застывания монолита. Также на рынке представлены разнообразные растворы и универсальные смеси, выполненные на базе сухих веществ. Может быть сделана противоморозная добавка в бетон своими руками, но для этого нужно сначала разобраться в веществах.
Виды сухих добавок в бетонную смесь против мороза:
Поташ (он же карбонат калия) – активизирует застывание бетона, понижает температуру промерзания. Обычно вводится в состав с бурой (тетраборатом натрия), ведь в чистом виде уменьшает показатель прочности. Смесь с поташем схватывается быстро, работать с ней трудно, поэтому обычно также добавляют суперпластификатор. Тетраборат натрия – используется самостоятельно либо с поташем, сохраняет структуру бетона после оттаивания, понижает водопроницаемость монолита, повышает прочность и не дает появляться трещинам.
Формиат натрия/кальция – существенно ускоряет отвердевание бетона, работая по аналогии с пластификатором. Применяют обычно с лигносульфонатом нафталина. В состав вводят в концентрации максимум 6% от общей массы раствора. Нитрит натрия – понижает точку замерзания воды в бетоне, позволяет использовать незамерзающий раствор при температуре от нуля до -25 градусов.
Какие добавки вводят в комплексные составы и как маркируют:
НК – нитрит кальция; М – мочевина; ХК – хлорид кальция (запрещено применять в армированном бетоне); МНК – мочевина, нитрат кальция; П – карбонат калия (поташ).
Высококачественные добавки промышленного производства часто выполняют одновременно несколько функций: регуляция скорости набора прочности, понижение температуры промерзания раствора, ускорение реакций, изменение свойств смеси.
Какие дополнительные свойства обеспечивают добавки:
Увеличение подвижности смеси, улучшение ее распределения, понижение объема цемента в растворе, повышение влагостойкости. Таким действием обладают пластификаторы на базе органических полиакрилатов, сульфатов меламиновой смолы либо нафталина. Значительное повышение прочности – добавки для упрочнения на основе сульфатов железа, алюминия, хлорид и нитрит кальция. Защита арматуры от коррозии, продление срока эксплуатации изделий – коррозионностойкие добавки. Регуляторы подвижности существенно продлевают время работы с раствором, не дают ему быстро схватываться. Добавки комплексного действия – работают сразу в нескольких направлениях.
Наиболее эффективным считается использование готовых жидких добавок комплексного действия, которые выполняют все возложенные на них функции и дают массу преимуществ. В Москве и регионах отыскать смеси не составит труда, на рынке их представлено достаточно много.
Основные достоинства введения в раствор противоморозных добавок:
Понижается температура замерзания воды в составе смеси. Пластификаторы понижают густоту, повышают подвижность без необходимости добавлять лишнюю жидкость, что позволяет более качественно и комфортно заливать раствор. Часто в состав незамерзаек вводят ингибиторы коррозии, защищающие стальные арматурные элементы от окисления и разрушения. Ускоряется набор прочности бетона до показателя, после которого разные воздействия уже не страшны. Увеличение водонепроницаемости, а также проектной прочности готового монолита. Позволяет сэкономить средства в сравнении с применением других способов, обеспечивающих возможность заливки бетона в минус.
Особенности работы с противоморозными добавками
Приготовленная незамерзайка для бетона своими руками при условии правильного выбора веществ и их объемов может обеспечить те же свойства, что и промышленная смесь. Но гораздо проще приобрести уже готовый раствор с верными пропорциями и нужными свойствами. Работать с добавками легко, главное – соблюдать технологию.
Как работать с незамерзайкой для бетона:
Налить в бетономешалку нужный объем воды, влить в нее незамерзающую жидкость в объеме, указанном в инструкции. Позволить смеси перемешаться в течение 5-10 минут. Не прекращая мешать, загрузить в емкость половину объема песка, потом весь объем цемента, далее оставшуюся часть песка. Загрузить в бетономешалку весь объем крупного наполнителя, дать перемешаться полностью до достижения смесью однородности. Выработать раствор в течение указанного в инструкции времени (срок может быть разным из-за свойств добавки).
Как использовать противоморозную добавку
Производитель присадки рекомендует следующую последовательность действий для приготовления бетонной смеси:
- Засыпать цемент, песок и щебень в емкость для замешивания, перемешать компоненты.
- Развести требуемое количество добавки в бетон в 5 литрах воды.
- Вылить добавку в бетонную смесь, тщательно перемешать.
- При необходимости в смесь добавить воды (не более 4 литров).
Некоторые застройщики считают, что противоморозную жидкость можно добавить и в миксер на объекте, но эксперт рекомендует подстраховаться.
Василий Шрамко
Лучше заказывать на объект миксер с противоморозной добавкой.
Потому что правильно – добавлять противоморозную жидкость с водой и во время приготовления бетонной смеси.
Василий Шрамко
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.
Специфика использования
Добавки в раствор обеспечивают необходимый эффект при условии соблюдения процентной концентрации. При несоблюдении рецептуры, введении добавок с отклонениями от рекомендаций изготовителей процесс гидратации приостановится, произойдет замораживание цемента.
При возрастании температуры на 4-5 градусов Цельсия процесс гидратации возобновится, но структура бетонного массива изменится, что отразится на прочностных характеристиках.
Благодаря высокой прочности изделий, изготавливаемых с использованием противоморозных добавок в бетон, их можно использовать в промышленных целях
Введенные в необходимых количествах противоморозные добавки улучшают водонепроницаемость, увеличивают плотность, замедляют коррозионные процессы, а также повышают прочность массива.
Важной особенностью применения противоморозных ингредиентов является соблюдение требования техники безопасности. Используемые при отрицательных температурах натриевый нитрат, поташ – ядовитые и опасные для здоровья человека компоненты. Недопустимо их попадание на кожный покров, а также на слизистую оболочку.
Применяя морозостойкие добавки в бетонной смеси, используйте специальные комбинезоны, перчатки для защиты рук, очки. Обеспечивайте хранение веществ в закрытых помещениях.
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.
Василий Шрамко
Дозировки нашего продукта очень просты: на каждые -5 градусов надо добавлять примерно 3 л добавки на куб бетона (более подробно о дозировке можете узнать в инструкции по применению на этикетке). Таким образом, потребитель страхует свою конструкцию от промерзания и может быть уверен, что бетон, который он уложил в конструкцию, покажет нужную прочность.
Дозировка противоморозной добавки, необходимая для набора бетоном нужной прочности
| до -5°С — 1% | 1 кг добавки на 100 кг цемента |
| до -10°С — 2% | 2 кг добавки на 100 кг цемента |
| до -15°С — 3% | 3 кг добавки на 100 кг цемента |
| до -20°С — 4% | 4 кг добавки на 100 кг цемента |
| до -25°С — 5% | 5 кг добавки на 100 кг цемента |
Нельзя забывать, что в холодное время года, пока сохраняются отрицательные температуры, прочность бетона с противоморозными добавками не превышает 30% от возможной проектной прочности.
Василий Шрамко
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
Опалубку с конструкции можно снимать, когда бетон наберет 30% от своей марки.
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:
- температура окружающей среды +18–22° С;
- практически стопроцентная влажность воздуха.
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:
- реакции гидратации замедляются либо вовсе прекращаются;
- промерзание материала приводит к его расширению и росту внутреннего давления;
- вокруг арматуры образуются кристаллы льда, что ослабляет сцепление бетона с арматурой.
Все это приводит к получению бетонных изделий низкого качества.
Важно!
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.
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.
Василий Шрамко
После укладки свежеуложенной смеси необходимо провести ряд мероприятий по уходу за б/с. СНиП 7013330.
- Смесь готовится из подогретых материалов – для создания теплой и влажной среды, необходимого условия для твердения бетона.
- Чтобы сохранить эту теплую и влажную среду на продолжительное время, после укладки следует утеплить поверхность бетона. Бетон, изолированный от холодного воздуха щитами и матами, в процессе твердения будет выделять дополнительное тепло. На разных строительных участках, в зависимости от их особенностей, и в конструкциях разного объема эта экзотермическая реакция будет проходить с разной интенсивностью.
- Если сразу же после бетонирования накрыть открытую поверхность гидроизоляционным материалом, это поможет избежать не только потерь влаги, но и образования высолов.
- Не рекомендуется производить заливку в снегопад, а если снег начнется во время этого процесса, то уже уложенный бетон экстренно укрывают слоем гидроизоляции.
Выполняя работы, связанные с применением противоморозной жидкости, следует соблюдать осторожность и использовать перчатки и очки. Запрещается выливать остатки ПМД на землю, в канализацию или водоемы.
