Влияние противоморозных добавок на свойства бетонной смеси и бетона

 

В зависимости от состава и вида цемента, температуры, состава и дозировки противоморозных добавок последние оказывают различное влияние на такие физические свойства бетонной смеси, как водоотделение и реологические характеристики, включая удобообрабатываемость.

Приготовление, транспортирование и укладка бетонной смеси с противоморозными добавками. Бетонную смесь с противоморозными добавками, вводимыми с водой затворения, готовят на цементах проектной марки и соответствующих мелких и крупных заполнителях. Запрещается применять смерзшийся заполнитель; температура составляющих зависит от вида и дозировки добавки, условий транспортирования бетонной смеси и области ее применения. При укладке в стыки следует внести поправку на остывание бетонной смеси в зоне контакта конструкций. Если используются подогретые составляющие, то технология приготовления бетонной смеси не отличается от обычной (за исключением использования вместо воды водного раствора добавки).

При выполнении работ с холодными материалами предпочтителен следующий порядок приготовления бетонной смеси: сначала заполнитель вводят в раствор добавки рабочей концентрации и после их перемешивания в течение 1,5 – 2 мин загружают цемент с последующим перемешиванием в течение 4 – 5 мин.

Бетонную смесь с противоморозной добавкой можно перевозить без утепления, но с обязательной защитой от атмосферных осадков и наледей. Доставленная к месту укладки бетонная смесь должна иметь заданную температуру и подвижность; при невозможности выполнения этих условий ее нужно утеплить.

В зависимости от назначения, принятой технологии работ, концентрации и вида добавки температура бетонной смеси в момент ее укладки может изменяться в широких пределах. Однако ее минимальная температура должна быть не менее чем на 5 градусов выше температуры начала замерзания водного раствора добавки.

Укладку бетонной смеси с противоморозной добавкой следует вести непрерывно, а если это невозможно, то поверхность бетона нужно утеплять. При снегопадах и сильном ветре бетонирование производят в легких тепляках.

Выдерживание бетонной смеси и бетона с противоморозными добавками и уход за ними. При возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций во избежание потерь влаги, попадания осадков и образования высолов необходимо их открытую поверхность укрывать слоем гидроизоляционного материала сразу же по окончании бетонирования, а также обеспечить их утепление.

При распалубливании конструкций их прочность должна составлять: для предварительно напряженных конструкций – не менее 80% проектной; для конструкций, сразу же подвергаемых циклическому замораживанию и оттаиванию – не менее 70% проектной.

Имеется опыт зимнего безобогревного бетонирования в вертикальной скользящей опалубке с введением в бетонную смесь противоморозных добавок – нитрита натрия и поташа ив горизонтальной скользящей опалубке с введением добавок НКМ и ННКМ. Эта технология в сочетании с применением противоморозных добавок позволяет механизировать работы и вести их непрерывно, что сокращает сроки строительства и снижает себестоимость стен в среднем на 20%.

Бетонные смеси с добавками нитрита натрия и поташа можно использовать при возведении в вертикальной скользящей опалубке внутренних стен жесткости (ядер) в крупнопанельных многоэтажных зданиях, приставных и внутренних стен монолитных лифтовых и лестничных блоков в многоэтажных кирпичных и каркасных зданиях и наружных стен многоэтажных зданий.

Бетонные смеси с добавками НКМ и ННКМ применяются при возведении в горизонтальной скользящей опалубке монолитных стен линейных сооружений. Специфика этой технологии требует получения плотного бетона, что ограничивает В/Цзначением 0,5 – 0,55; а подвижность бетонной смеси (по осадке конуса) – значением 60 – 80 мм.

Заполнение опалубки бетонной смесью необходимо осуществлять постоянно, с хорошим уплотнением, каждый последующий слой следует укладывать до начала схватывания предыдущего. Первоначальное передвижение опалубки производят сразу же после ее заполнения бетонной смесью. При этом нижний слой бетона должен приобрести минимальную прочность 0,1 – 0,2 МПа для сохранения приданной ему формы. В дальнейшем передвижение опалубки осуществляют непрерывно со скоростью, определяемой сроками схватывания цемента и интенсивностью его твердения.

Оптимальная скорость передвижения опалубки в каждом конкретном случае определяется лабораторией. Для бетонирования в вертикальной скользящей опалубке с добавками.

Водоотделение и реологические свойства бетонной смеси. Для бетонных смесей с наиболее популярными противоморозными добавками водоотделение и связанная с ним седиментация твердых частиц нехарактерны. Это объясняется тем, что, за редким исключением, такие добавки – сильные ускорители схватывания цемента. Кроме того, противоморозные добавки, вводимые в сравнительно больших дозировках, повышают вязкость жидкой фазы бетонной смеси; в этом же направлении действует и пониженная температура.

Опасность водоотделения возрастает при использовании комплексных добавок, содержащих кроме противоморозных сильные замедлители схватывания и пластифицирующие добавки, а также при работе с нитритом натрия, карбамидом, аммиаком и некоторыми другими веществами, относящимися либо к слабым ускорителям, либо к замедлителям схватывания бетонной смеси. В этом случае принимают обычные меры по устранению водоотделения: изменяют состав бетонной смеси за счет увеличения количества песка, понижения его модуля крупности, введения высокодисперсных минеральных добавок и т. д.

Применяемые в качестве противоморозных добавок соли кальция проявляют себя как слабые пластификаторы бетонной смеси, что позволяет при сохранении ее подвижности снизить водоцементное отношение на 3 – 5% по отношению к эталону – бетонной смеси без добавок. Аналогично ведут себя и смеси хлорида кальция с нитритом и хлоридом натрия.

Большим пластифицирующим действием характеризуется карбамид; он же повышает подвижность бетонной смеси, если вводятся в состав таких комплексных противоморозных добавок, как НКМ, ННКМ и ННХКМ.

Поскольку карбамид, кроме того, удлиняет сроки схватывания цемента, его пластифицирующий эффект, в том числе в комплексных добавках, проявляется более четко, чем в добавках – солях кальция, не содержащих карбамида (где повышение подвижности бетонной смеси, ощущаемое сразу после ее приготовления, часто не удается реализовывать из-за быстрого загустевания этой смеси).

Другие соли сколько-нибудь пластифицирующими действиями не обладают. Поэтому их, как и перечисленные соли кальция, целесообразно сочетать с пластификаторами и суперпластификаторами.

Так, имеется положительный опыт использования нитрита натрия с суперпластификаторами нафталинформальдегидного типа и поташа с лигносульфонатами, концентрацию которых при этом увеличивают в среднем до 0,3% (вместо 0,15% при их введении с ускорителями схватывания и твердения). В этом случае в первом приближении сохраняется пластифицирующее действие выбранных органических добавок.

Сроки схватывания бетонной смеси. Как уже указывалось, такие распространенные противоморозные добавки, как хлорид кальция и комплексные добавки на его основе, а также поташ и некоторые другие сильно сокращают сроки схватывания цемента, что нередко делает их применение затруднительным, особенно при необходимости транспортировать бетонную смесь на сравнительно длительные расстояния. Поэтому даже при низкой температуре воздуха их обычно применяют совместно с органическими или неорганическими замедлителями схватывания из числа указанных ранее. Нитрат кальция, НКМ И ННКМ незначительно ускоряют процессы схватывания бетонной смеси, а карбамид замедляет их. Нитрит натрия слабо изменяет сроки схватывания. Поташ, реагируя с гидроксидом кальция и C₃А, вызывает изменение быстрое загустевание бетонной смеси, что ухудшает структуру цементного камня. Однако это компенсируется тем, что при протекании обменной реакции поташа с Са(ОН)₂ смесь обогащается едким натром, имеющим эвтектическую точку – Т = 8°С. Поэтому применение поташа позволяет вести зимнее бетонирование при весьма низких температурах. Положительное влияние большинства противоморозных добавок на микроструктуру цементного камня, его поровую структуру и зону контакта с заполнителем проявляется в улучшении физико-механических показателей бетона.

Нитрат кальция, НКМ и ННКМ незначительно ускоряют процессы схватывания бетонной смеси. Нитрит натрия слабо изменяет сроки схватывания цемента, а карбамид замедляет их.

Часто противоморозные добавки – неорганические соли – вводят совместно с органическими поверхностно-активными веществами: замедлителями схватывания, пластифицирующими и воздухововлекающими добавками. При этом наблюдается в первом приближении независимость действия каждого компонента такой комплексной добавки на поровую структуру цементного камня (электролиты обычно снижают общее воздухововлечение, обеспечиваемое добавкой типа абиетата натрия). При подобных сочетаниях добавок разных классов удается получить оптимальную с точки зрения механических показателей и морозостойкости поровую структуру цементного камня: развитую микропористость за счет электролита и высокое воздухововлечение с формированием равномерно распределенных сферических пор благодаря введению гидрофобизирующей добавки (типа абиетата натрия). Стенки таких пор образованы плотным, дисперсным и прочным цементным камнем, сформировавшимся в присутствии противоморозных добавок. Указанное перераспределение пор в область все более тонких происходит до повышения дозировки добавок до 20–25%. Дальнейший рост концентрации практически всех противоморозных добавок, в том числе и поташа, приводит к ухудшению параметров поровой структуры цементного камня в бетоне.

Прочность бетона. Положительное влияние большинства противоморозных добавок на микроструктуру цементного камня, его поровую структуру и зону контакта с заполнителем проявляется в улучшении физико-механических показателей бетона. Однако в связи с тем, что процессы гидратации цемента вскоре после укладки бетонной смеси в течение длительного срока протекания при пониженной или низкой температуре, бетон твердеет медленно, и улучшение его прочностных показателей выявляется через отдаленные промежутки времени, нередко после оттаивания.

Такие противоморозные добавки как ННКХ, НКМ и смесь нитрита натрия с хлоридом кальция, повышают прочность бетона при сжатии, осевом растяжении и растяжении при изгибе, а также его ударную прочность по сравнению с бетоном нормально-влажного твердения без добавок Существенно, что при этом не ухудшаются или улучшаются коэффициенты, характеризующие отношение прочности бетона при растяжении к его прочности при сжатии.

Важно также, что даже резкие переходы от низких температур от –20 до –30°С (вплоть до –50°С) к температуре + 20°С не вызывают в бетоне деструктивных процессов при условии, что такие переходы осуществляются после того, как бетон приобрел необходимую критическую прочность. Об этом свидетельствуют данные рис. 8.10, из которого следует, что кривые, отражающие рост прочности образцов после оттаивания, идут параллельно друг другу и через 28сут превышают прочность эталонных образцов.

Введение противоморозных добавок в пониженных дозах, отвечающих их сочетанию с методом раннего замораживания бетона, не приводит также к снижению его прочности при сжатии и растяжении при замораживании до –30°С.

Сцепление арматуры с бетоном. Противоморозные добавки либо практически не изменяют сцепления арматуры с бетоном (поташ, нитрит натрия), либо несколько повышают его (на 10 – 20%). Особенно велика разница в значении сил сцепления арматуры с бетоном с противоморозными добавками с бетонами без добавок, подвергшимся замораживанию в раннем возрасте. В последнем случае в связи с деструктивными процессами сцепления арматуры с бетоном снижается на 50 – 70%, тогда как противоморозные добавки исключают деструкцию и способствуют сохранению хорошего сцепления арматуры с бетоном.

Деформативность бетона. Ведение большинства противоморозных добавок – солей кальция в случае твердения бетона при температуре выше 0°С приводит к некоторому (на 5 – 10%) относительному увеличению деформаций усадки по сравнению с бетоном без добавки и с добавкой того же или близкого с, не выполняющей только функции ускорителя.

Другие добавки меньше влияют на усадку. Особого внимания заслуживает добавка НКМ. В ее присутствии на ранней стадии твердения бетона наблюдается одноразовое расширение при оттаивании. Этот результат в условиях двух- и трехстороннего обжатия бетона можно использовать для повышения его непроницаемости. Однако этот же эффект вызывает необходимость в ограничении областей применения добавки НКМ или в ее осторожном использовании с учетом вызываемого одноразового расширения бетона.

При температуре –10°С в бетонах с противоморозными добавками, в том числе и с НКМ, протекают деформации усадки, однако их значение не превышает 0,3 мм/м, т.е. практически совпадает с усадкой для бетонов без добавок при температуре +10°С.

Ползучесть бетона в присутствии противоморозных добавок несущественна, в сравнении с действием таких же по составу добавок-ускорителей.

Модуль упругости –достаточно структурно-чувствительный показатель бетона. Это подтверждается тем, что бетон с добавкой поташа, ухудшающего структуру цементного камня, имеет и более низкий модуль упругости, чем бетон с другими распространенными противоморозными добавками.

Долговечность бетона. Противоморозные добавки по-разному влияют на долговечность бетона. В зависимости от внешней среды, химико-минералогического и вещественного состава цемента и вида заполнителя рекомендуют применять ту или иную противоморозную добавку либо ее сочетание с другими добавками: воздухововлекающими, газообразующими, пластифицирующими и суперпластификаторами.

Противоморозные добавки по-разному влияют на сульфатостойкость бетона: соли кальция, вступающие с алюминатными фазами цемента и цементного камня в реакции присоединения с образованием двойных солей, снижают сульфатостойкость, а соли щелочных металлов (поташ, нитрит натрия), участвующие в реакциях обмена, повышают ее. Таким образом, влияние противоморозных добавок на сульфатостойкость бетона во многом противоположно их влиянию на его морозостойкость

Пониженная сульфатостойкость бетона с добавками–солями кальция–объясняется тем, что эттрингит–наиболее труднорастворимое соединение в ряду двойных солей: гидросульфо-, гидрохлор-, гидронитро- и гидронитриалюминатов кальция; поэтому при наличии сульфатионов протекают реакции замещения анионов двойных солей с образованием эттрингита.

При небольшой дозировке добавок – до 5% массы воды затворения – роль этих реакций в снижении сульфатостойкости невелика и часто перекрывается их положительным влиянием на структуру и прочность бетона, поэтому при концентрации сульфатов бетон с добавками ННК и ННХК по сульфатостойкости находится на уровне эталона – бетона без добавок. Однако с ростом концентрации таких солей, что характерно для противоморозных добавок, преобладает их отрицательное влияние на сульфатостойкость бетона.

Поверхностно-активные вещества (пластификаторы, суперпластификаторы и воздухововлекающие добавки) способствуют повышению сульфатостойкости бетона, однако в агрессивных сульфатных средах при концентрации сульфат-ионов более 5 –10^-3 кг/л их введение не дает гарантированной компенсации отрицательного воздействия кальциевых солей в больших дозировках (характерных для противоморозных добавок) на сульфатостойкость бетона. Поэтому, если известно, что конструкция или сооружение будет эксплуатироваться в жидких сульфатных средах, то помимо применения сульфатостойкого цемента следует ограничить использование таких добавок или снизить их дозировку.

Щелочная коррозия заполнителя в бетоне. При наличии в цементе выше 0,6% водорастворимых щелочных соединений (в пересчете на Na₂O и К₂О) или при введении в бетонную смесь соответствующих количеств добавок – солей щелочных металлов и слабых кислот – они взаимодействуют с аморфным реакционноспособным кремнеземистым заполнителем – опаловидным кремнеземом с образованием растворимых силикатов натрия и калия. Это приводит к разрушению бетона продуктами реакции по механизму щелочной коррозии. Поэтому противоморозные добавки, содержащие гидролизующиеся соли натрия и калия – нитрит натрия и особенно поташ, запрещается применять в тех случаях, когда возникает опасность такого разрушения бетона.

Сочетание этих добавок с пластифицирующими, суперпластификаторами или с воздухововлекающими (либо газообразующими) хотя и несколько снижает скорость щелочной коррозии бетона, не решает этой проблемы, т. е. не снимает приведенных ограничений на применение нитрита натрия и поташа.

В отличие от этого все указанные ранее соли кальция не вызывают щелочной коррозии бетона, так как образуют с аморфным кремнеземом труднорастворимые гидросиликаты кальция, экранирующие зерна заполнителя защитной пленкой.

Непроницаемость бетона. Введение большинства противоморозных добавок положительно влияет на поровую структуру цементного камня, в частности наблюдается смещение кривой распределения пор цементного камня в присутствии некоторых противоморозных добавок в область микрокапилляров и пор геля, повышение при этом влагоемкости и улучшение качества зоны контакта цементного камня с заполнителем обеспечивают большую непроницаемость бетона.

Значение непроницаемости, оцениваемое методом продавливания воды, возрастает в среднем на 0,2 МПа, а в присутствии пластифицирующих добавок – в еще большей степени. Нитрит натрия уступает в этом отношении перечисленным добавкам, хотя тоже способствует некоторому повышению непроницаемости бетона. Поташ, ухудшая поровую структуру цементного камня, повышает проницаемость бетона, однако при его сочетании с пластифицирующими добавками, используемыми для снижения водоцементного отношения бетонной смеси и замедляющими сроки схватывания, обычно указанное негативное влияние в достаточной степени компенсируется.

Стойкость бетона в морской воде. При строительстве морских сооружений следует учитывать, прежде всего, наличие в морской воде хлорид и сульфат-ионов. Первые могут вызывать коррозию арматуры, поэтому к ним относится все сказанное ранее в отношении влияния на этот процесс противоморозных добавок. Следовательно, для таких бетонов оптимальными следует считать добавки ингибирующего действия. Учитывая сказанное ранее о повышенной сульфатостойкости бетона с противоморозными добавками – солями натрия и калия, из нескольких добавок такого типа предпочтение отдают нитриту натрия, который совмещает в себе обе функции – ингибирующую и улучшающую сульфатостойкость бетона. Для предохранения этой добавки от вымывания рекомендуется ее применять в плотных бетонах, например с пластифицирующей добавкой или суперпластификатором.

Стойкость бетона к действию антигололедных реагентов. Наиболее распространенными антигололедными реагентами являются хлориды натрия, кальция и реже магния. Поэтому к ним частично относится сказанное ранее о действии на бетон морской воды. Однако имеются и существенные отличия между ними, обусловленные как дозировкой антигололедных реагентов (нормы их нанесения на дорожные покрытия с пересчетом на концентрацию соли в растворе после плавления снежно-ледяных образований см. выше), так и условиями эксплуатации дорог, которые часто хуже, чем условия эксплуатации морских сооружений.

Наиболее сильное влияние антигололедные реагенты оказывают на морозостойкость бетона и на коррозию стальной арматуры. Поэтому при строительстве дорог с применением противоморозных добавок они должны помимо технологического эффекта, обладать также способностью повышать морозосолестойкость бетона и защищать стальную арматуру от коррозии.

Коррозия арматуры. По своему влиянию на коррозию противоморозные добавки можно разделить на ингибирующие, не вызывающие коррозии арматуры, и стимулирующие этот процесс. Первая группа представлена нитритом натрия и нитрит-нитратом кальция, относящимися к ингибиторам коррозии анодного действия, наиболее эффективным в условиях коррозии арматуры с достаточной толщиной защитного слоя. Ко второй группе относятся поташ, нитрат кальция, мочевина и НКМ, к третьей – хлориды кальция и натрия. Именно поэтому использование сочетаний хлорида кальция с нитритом натрия или кальция позволяет с достаточной для практики полнотой затормозить коррозию арматуры в плотном бетоне при сохранении или даже усилении эффективности хлорида кальция в качестве противоморозной добавки.

Эти данные, подтверждаемые результатами многочисленных экспериментальных исследований, привели к созданию комплексной добавки ННХК, в которой выдержано указанное соотношение (отношение нитрита кальция к нитрату кальция в ННК равно 1:1 по массе, такое же соотношение выполняется и между ННК и хлоридом кальция).

При использовании добавок ННХК и ННХКМ не возникает опасений, что со временем защитное действие нитрита кальция в ней снизится. Это объясняется тем, что коэффициент диффузии и энергия активации диффузии у нитрита и хлорида кальция практически одинаковы. Следовательно, в случае вымывания добавки соотношение между этими компонентами останется неизменным. Поскольку, однако, хлорид кальция быстрее и с большей полнотой связывается в гидрохлоралюминат кальция, чем нитрит кальция в гидронитриталюминат, фактически со временем это отношение изменяется в пользу ингибитора коррозии.

Нет оснований опасаться также того, что нитрит кальция связывается в гидроксинитрит кальция, так как его растворимость при температуре –5°С составляет 15,88%, а при температуре +20°С – 28,71%. Столь высокая растворимость обеспечивает достаточную концентрацию нитрит-ионов в поровой жидкости бетона, чтобы надежно предохранить арматуру от коррозии под действием хлорида кальция.

В случаях, когда требуется защитить арматуру в бетоне от коррозии под действием агрессивных хлорид- или сульфат-ионов, проникающих в конструкцию или сооружение извне, например, в морских сооружениях и на дорогах при применении в качестве антигололедных реагентов хлористых солей, а также в условиях эксплуатации железобетона с трещинами рекомендуется применение ингибирующих противоморозных добавок.

Нитрат кальция не вызывает коррозии стали. Кроме того, поскольку эта добавка, как и НКМ, уплотняет бетон, в ее присутствии можно не опасаться за сохранность ненапряженной арматуры. Однако при использовании в предварительно напряженном железобетоне термически упрочненных сталей, склонных к коррозионному растрескиванию, применение нитрата кальция запрещено, так как он усиливает коррозионный процесс. С учетом этого в настоящее время в России разработана термомеханически и термически упрочненная арматурная сталь, предназначенная для эксплуатации в присутствии нитратов.

Поташ за счет высокой щелочности среды пассивирует стальную арматуру.

Введение совместно с противоморозными добавками пластифицирующих, суперпластификаторов и воздухововлекающих добавок при неизменном водоцементном отношении практически не сказывается на коррозии арматуры, а при снижении водоцементного отношения снижает коррозию (при эксплуатации особо плотного бетона) вследствие увеличения омического сопротивления и затрудненного доступа к арматуре кислорода воздуха.

Морозостойкость бетона. Как известно, существуют две основные гипотезы разрушения бетона при его циклическом замораживании во влажном состоянии и оттаивании: согласно первой, главная причина заключается в локальных растягивающих напряжениях, вызванных образующимся льдом (объем льда на 9% больше объема воды); согласно второй, пользующейся большим признанием – в гидравлическом давлении поровой жидкости, отжимаемой этим льдом, причем к самым нежелательным относятся «переходные» поры с радиусом от 3 до 100 нм. Обе гипотезы не противоречат друг другу, так как в их основе первопричиной во всех случаях признается образование льда.

В полном соответствии с изложенными теоретическими представлениями находится и практика эксплуатации бетонов с противоморозными добавками. Установлено, что противоморозные добавки – соли кальция, а также карбамид повышают морозостойкость и морозосолестойкость бетона. Это их положительное влияние обусловлено улучшенной поровой структурой цементного камня и зоны его контакта с заполнителем, а также снижением льдистости бетона. Кроме того, лед, выделяющийся из весьма концентрированных растворов, обладает чешуйчатым строением и менее прочен, чем лед, кристаллизующийся из воды или сильно разбавленных растворов. В присутствии карбамида и других поверхностно-активных веществ наблюдается также их окклюзия выделяющимся льдом, что дополнительно снижает его механические показатели. Этим часто объясняется тот факт, что бетоны с комплексными добавками, содержащими мочевину (НКМ, ННКМ и ННХКМ), характеризуются более, высокой морозостойкостью, чем бетоны соответственно с нитратом кальция, ННК и ННХК.

В результате введения перечисленных противоморозных добавок стойкость бетона в условиях попеременного замораживания и оттаивания в воде повышается в среднем в 1,5 – 2,5 раза, а в условиях попеременного замораживания в 5%-ном растворе хлорида натрия (или хлорида кальция) и оттаивания – в 5–7 раз. Более сильное повышение морозосолестойкости, чем морозостойкости бетона с указанными добавками, делает наиболее желательным их применение в дорожных бетонах, эксплуатируемых в зимнее время с антигололедными реагентами.

Введение совместно с противоморозными также воздухововлекающих добавок дополнительно повышает морозо- и солестойкость бетона в соответствии с их аддитивным действием на поровую структуру цементного камня. По той же причине благоприятной оказывается и комбинация противоморозных добавок с пластифицирующими или с суперпластификаторами при их использовании для снижения водоцементного отношения.

Введение в бетон противоморозных добавок на основе солей кальция положительно влияет на морозостойкость бетона при его замораживании при температуре не только – 20, но и –50 и –60°С, а также при испытании образцов после их твердения по жестким режимам, в том числе с переходом от –30 до –20°C. При сочетании указанных противоморозных добавок с методом раннего замораживания (при этом концентрация добавок ниже) также наблюдается повышение морозостойкости бетона по сравнению с эталоном – бетоном нормальновлажного твердения без добавок. Преимущество в морозостойкости бетонов с противоморозными добавками на основе солей кальция перед бетонами без добавок постепенно уменьшается при их длительном хранении под водой и в условиях полного водонасыщения, что имеет существенное значение для гидротехнических бетонов. Через 1,5 – 2 года непрерывного хранения образцов в условиях полного насыщения водой их морозостойкость оказывается практически такой же, как и бетона без противоморозных добавок, тогда как при других режимах хранения последние значительно уступают по морозостойкости бетонам с противоморозными добавками на основе солей кальция. Важно, однако, что это связано не с понижением морозостойкости бетона с добавками, а, наоборот, со значительным повышением в этих условиях морозостойкости бетона без добавок. Основная причина нивелирования морозостойкости в этих условиях – частичное вымывание добавки, что следует учитывать при гидротехническом строительстве. В отличие от противоморозных добавок – солей кальция–добавка нитрита натрия мало изменяет морозостойкость бетона (несколько повышает ее), а поташ сильно снижает морозостойкость и морозосолестойкость бетона. И в этом случае причина понижения долговечности бетона обусловлена главным образом ухудшением его поровой структуры (увеличением объема переходных пор). Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что из двух наиболее значимых факторов, определяющих морозостойкость бетона – характеристики его поровой структуры и льдистости, большее значение имеет первый. Этим и можно объяснить тот факт, что поташ, хотя и снижает льдистость бетона, тем не менее, ухудшает его морозо- и морозосолестойкость. По той же причине введение совместно с поташом замедлителей схватывания цемента, положительно влияющих на поровую структуру цементного камня, способствует повышению морозостойкости бетона. В этом же направлении влияют добавки лигносульфонатов и тем более комбинация поташа с воздухововлекающей добавкой. Однако для конструкций, к которым предъявляются высокие требования по морозостойкости, применение поташа даже с воздухововлекающими (а также газообразующими) добавками не рекомендуется.

Высолообразование. Как известно, некоторые добавки, такие, как ускорители схватывания и твердения (соли натрия), склонны к образованию высолов в результате их миграции из объема в направлении испаряющей поверхности бетона и повышения их концентрации при испарении воды до выделения твердых частиц.

Высолы появляются главным образом при введении в значительных дозах таких противоморозных добавок, как нитрит натрия, хлорид натрия и комплексные неорганические противоморозные добавки на их основе. При необходимости использования таких добавок для снижения высолообразования полезным оказалось введение совместно с ними добавок поверхностно-активных веществ типа лигносульфонатов.

Кроме того, на высолообразование можно влиять, изменяя условия тепломассопереноса, в частности укрывая поверхность бетона матами, полимерными пленками и т. д.

При высоких требованиях к качеству и архитектурно-эстетическому внешнему виду конструкции эти мероприятия рекомендуется сочетать с применением в качестве противоморозных добавок солей кальция или калия.

При изготовлении в зимнее время монолитных конструкций необходима незамерзающая бетонная смесь с замедленными сроками схватывания и прочностью бетона на вторые сутки не менее 60 – 70% марочной, что очень важно для создания следующего слоя монолита.

В строительной практике при отрицательной температуре в бетонные смеси вводят различные противоморозные добавки, однако ни одна из них не обеспечивает на вторые сутки твердения в таких условиях требуемую прочность.

Для повышения пластичности бетонных смесей с противоморозными добавками дополнительно добавляют эффективные пластификаторы и ускорители твердения, используют другие технологические приемы, что усложняет процесс приготовления смеси.

Известна пластифицирующая добавка в бетонную смесь – маточный раствор отхода производства пентаэритрита, так называемый стабилизатор формиатно-спиртовой (СФС), соответствующий ТУ 84-1067–85, обладающая полифункциональным действием. В лабораторных условиях установлено, что СФС снижает температуру замерзания водного раствора до –22°С при использовании 42%-ого маточного раствора. Бетонная смесь с такой добавкой не замерзает при температуре до – 10°С, пластична, сохраняет подвижность в течение 5...6 ч с начала за-творения, однако медленно набирает прочность. Возможно, в связи с этим в литературе нет данных об использовании этой добавки в качестве противоморозной. В ее составе 5 – 10% сахаристых веществ в пересчете на глюкозу.

Аналогичный отход, содержащий формиат натрия и пентаэритрит, так называемый фильтрат технического пентаэритрита (ФТП), включает до 1% сахаристых веществ и обеспечивает твердение бетона при температуре до –15°С.