К.т.н., Шевченко В.А., Панасенко Л.Н., к.т.н.Терехова И.И

Сибирский федеральный университет, Россияк

Эффективность современных химических добавок для зимнего бетонирования

Длительность периода времени с преобладанием отрицательных температур наружного воздуха, являющаяся характерной особенностью Красноярского края, требует постоянного поиска наиболее эффективных и экономически выгодных методов производства монолитных работ в сложных климатических условиях региона.

Известно, что при пониженных температурах твердение бетона происходит медленно, так как замедляется процесс гидратации вяжущего, и чтобы обеспечить набор прочности бетона, необходимо предотвратить замерзание его жидкой фазы. Создать необходимые условия для обеспечения наличия жидкой фазы в бетоне возможно или за счет сохранения положительной температуры (до набора бетоном критической прочности) или искусственно понизив температуру замерзания жидкой фазы за счет применения противоморозных добавок. При этом понижение температуры замерзания воды обусловлено тем, что при растворении противоморозных добавок происходит их химическое взаимодействие с водой. В результате образуются сольваты – соединения частиц растворенного вещества с молекулами воды (например, ионов Na⁺ и NO₂ ^ˉ при растворении нитрита натрия). Вследствие образования сольватов вода в растворах замерзает постепенно, по мере охлаждения, так как для превращения воды в лед затрачивается энергия не только на замедление движения молекул воды, но и на разрушение сольватов [1,2]. В последнем случае минералы портландцемента способны вступать в реакцию гидратации с водой, сохраненной в жидком виде, обеспечивая твердение бетона в условиях отрицательных температур

По сравнению с другими методами выдерживания бетона в зимнее время метод «холодного» бетонирования является наименее энергоемким и трудоемким, так как имеет ряд преимуществ: отсутствует необходимость оттаивания и подогрева составляющих бетона, что особенно важно при приготовлении смеси в условиях строительной площадки; производство работ практически не отличается от выполняемого в летнее время; обеспечивается возможность выполнения работ в отдаленных районах.

Коллективом преподавателей и студентов инженерно-строительного института Сибирского федерального университета проводились исследования

по оценке эффективности новых противоморозных добавок, предлагаемых производителями на строительном рынке г.Красноярска. Критерием выбора добавок была техническая эффективность в совокупности с экономичностью выбранного варианта.

В работе были использованы следующие добавки: комплексная противоморозная добавка Бенотех – ПМП-1 (производитель – г.Новосибирск); противоморозные добавки Криопласт – П25-1 и Nord (производитель – фирма «Полипласт») и добавка на основе минерализованных стоков завода «Красцветмет» в сочетании с ингибитором коррозии стальной арматуры - нитритом натрия NaNO₂ [3]. Оценка эффективности их действия производилась согласно методикам, регламентируемых ГОСТ 30459-2003 «Добавки для бетонов. Методы определения эффективности». Было изучено влияние добавок на свойства цементного теста и цементного камня, а также на прочность тяжелого бетона, твердеющего в условиях положительных и отрицательных температур. Условия выдерживания бетона были приняты естественными, т.е. при температуре наружного воздуха в период декабрь – март 2010 – 2011 г.г., и искусственными, т.е. при постоянной отрицательной температуре в лабораторной морозильной камере. Составы бетона для всех видов добавок были приняты одинаковыми, а бетонная смесь после приготовления имела одинаковую подвижность, равную 2- 3 см по осадке стандартного конуса.

Температурный график естественных условий выдерживания образцов бетона представлен на рис. 1. За указанный период температура наружного воздуха опускалась до – 32^оС и поднималась до + 8^оС.

Полученные результаты испытаний представлены в табл. 1.

Рис. 1. Температурный график выдерживания образцов бетона

в естественных условиях

Таблица 1

Прочность бетона с противоморозными добавками

Виды добавок	Прочность при сжатии, МПа / %, условия твердения
	нормальные	естественные	при - 20^0С
Без добавки	51,2 / 100	13,2 / 26	-
ПМП-1	60,1 / 117	29,3 / 57	12 / 23,4
Nord	57,6 / 113	20,1 / 39	10,7 / 21,0
Криопласт	57,3 / 112	21,9 / 43	11,7 / 22,8
Стоки + NaNО2	60,6 / 118	29,2 / 57	17,4 / 30,8

Согласно полученных данных, прочностные показатели бетонов в зависимости от вида добавки не являются равнозначными. Наибольшую относительную прочность (в сравнении с прочностью образцов нормального твердения) после выдерживания в условиях отрицательных температур показали образцы с комплексной противоморозной добавкой ПМП-1 и с добавкой на основе солевых стоков завода «Красцветмет» в сочетании с ингибитором коррозии.

Следует отметить, что указанные противоморозные добавки одновременно являются и ускорителями твердения, о чем свидетельствует прирост прочности образцов, выдержанных в нормальных условиях.

Из двух эффективных противоморозных добавок более экономичной является добавка на основе местных отходов промышленности, так как содержит в своем составе только один, специально получаемый компонент – нитрит натрия NaNО₂.

Полученные результаты определили наиболее оптимальную и экономичную добавку, позволяющую получить максимальный эффект при выдерживании тяжелого бетона в зимних условиях при строительстве различных объектов.

Литература:

1.Касторных Л.И. Добавки в бетоны и строительные растворы. Учебно-справочное пособие / Л.И.Касторных. – Ростов н/Д.: Феникс, 2005.- 98 с.

2. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. - 2-е изд., перераб. и доп.- М., 1998. - 348 с.
3. Бетонная смесь. /Шевченко В.А., Назиров Р.А., Панасенко Л.Н. Заявка 2010149228, приоритет от 22.11.2010