Противоморозные добавки в раствор для кладки. Виды, расход, применение. Противоморозная добавка в раствор

Антиморозные добавки в раствор: для чего они нужны

1342076411_protivomoroznye-dobavki-v-cementnyy-rastvor

Возведение сооружений и зданий предполагает выполнение строительных работ разной сложности при самых неблагоприятных погодных условиях. В частности низкие температурные показатели обеспечивают большие помехи для нормального отвердения бетонного раствора.

Зачем нужны добавки?

При осуществлении зимнего бетонирования часто применяется доступный многим и довольно распространенный метод, к тому же достаточно экономичный. Это введение в предварительно подготовленные смеси растворного типа таких компонентов как антиморозные добавки в раствор. Они способствуют нормальной оптимизации необходимых этапов гидратации с использованием цементной основы, эффективно действуют даже при неблагоприятных и низких температурах внешней среды.

Как выбирать присадки?

При выборе специальной добавки (присадки) противоморозного действия необходимо учитывать вид используемого бетонного наполнителя. Большую роль играют и климатические условия, в частности скорость ветра на рабочем участке, температура воздуха окружающей среды, а также показатели экономическо-технического плана.

Если рассматривать расчет массы вносимой добавки, ее стоит измерять с учетом:

марки и активности цемента;
маркировки раствора;
используемого вида бетона.

Стоит уделять особое внимание подвижности и максимальной крупности растворной смеси, а также ее зерновому составу используемого заполнителя. В результате количество добавки, которая помещается в бетонную смесь, напрямую зависит не от общего количества цемента, а от водной основы, задействованной при создании бетонной готовой массы. Antimoroznye dobavki v rastvor harakteristiki

Расход и дозировка

Антиморозные добавки, которые добавляются в закладываемую смесь, смешиваются с подобранным бетоном в виде жидкого разбавленного раствора, который предварительно доведен до рабочей консистенции, не требующей дополнения разного количества в дальнейшем.

Важно помнить, что расход подобранной для конкретного случая добавки должен полностью соответствовать нормативным допускам установленного образца. Если существует необходимость в превышении концентрации описываемого материала, рекомендуется в создаваемую смесь добавлять ингибиторы коррозии стали.

Добавки с противоморозным эффектом могут быть порошко-, жидко-, пастообразными. Использование концентрированной субстанции предполагает ее разбавление в указанных пропорциях с водой.

В случае задействования бетонов В/Ц<0,5 на холодных основаниях, дозировка описываемых добавок антиморозного типа должна начинаться с минимальных показателей. Если задействованы бетоны типа В/Ц>0,5, то антиморозные добавки в раствор рекомендуется применять по максимально допустимому значению.

Если речь идет о работе с подогретыми заполнителями, то их незначительное количество постепенно водится в бетонную основу при помощи портландцементов, в которых присутствует не больше 6% С3А. Если рассматривать случай, когда значение падает меньше 6%, то необходимо снижать количество применяемых антиморозных добавок.

Очень важно оптимизировать подборку количества добавок. Их недостаток может стать причиной быстрого замерзания поверхности. При переизбытке добавок наблюдается замедление отвердения, что также представляет собой нежелательный процесс.

zagdomstroy.ru

Противоморозные добавки в раствор для кладки. Виды, расход, применение

Домашний уют 17 декабря 2015

Несомненно, заниматься строительством в зимнее время сложнее, чем летом. Чаще всего погодные условия не слишком располагают к выполнению качественной работы. Обычно трудиться в суровые морозы продолжают либо профессиональные строительные бригады, либо же мастера, которые желают вселиться в собственное жилье как можно скорее. Неоценимой помощью для тех и других станут специализированные противоморозные добавки. Применение последних позволяет предотвратить преждевременное застывание цемента.

Что представляет собой противоморозная добавка в раствор?

противоморозные добавки Как правило, при значительном понижении температуры окружающей среды строители начинают испытывать дополнительные трудности в ходе работы с бетоном и всевозможными растворами. Все потому, что составы на основе цемента не выносят морозов. Так, при температуре в -5 оС, казалось бы, качественные растворы перестают набирать прочность.

В последние годы мастера все чаще применяют противоморозные добавки, способные выдержать понижение температуры до -35 оС и более. Специализированные составы для цементных растворов содержат химические вещества, действующие компоненты которых снижают температуру замерзания воды. В результате бетон схватывается в кладке даже в сильный холод.

Проблема организации кирпичной кладки в морозы

противоморозная добавка в раствор

При ведении строительства в зимнее время становится наиболее проблематично обеспечить конструкциям необходимую прочность. Когда температура падает ниже нуля, жидкость в составе раствора кристаллизируется. Таким образом, прекращается процесс гидратации цемента.

При повышении температуры воздуха лед, образованный внутри кладки и на поверхности стройматериала, начинает подтаивать, что обязательно вызывает снижение сцепления раствора. Другим негативным эффектом становится образование мелких полостей в структуре бетона, что впоследствии может привести к довольно быстрому разрушению стен и перекрытий.

Видео по теме

Особенности подготовки раствора

противоморозные добавки в раствор для кладки

Несмотря на сложные условия работы, кладка кирпича зимой может быть не менее качественной, чем в теплый период года. Однако чтобы получить ожидаемый результат, необходимо подготовить особый раствор, в составе которого обязательно должны присутствовать противоморозные добавки.

Приступая к приготовлению строительной смеси, необходимо позаботиться о личной безопасности. Следует учитывать, что практически все противоморозные добавки отличаются составом на основе достаточно агрессивных химических веществ, которые могут причинить вред здоровью. Поэтому в ходе подготовки бетона работать нужно в плотных перчатках, защитных очках, резиновых сапогах и по возможности в спецодежде.

По вышеуказанной причине строительные смеси с содержанием ядовитых веществ не рекомендуется использовать при возведении фундаментов и несущих стен строений. Также противоморозные добавки в раствор для кладки запрещено применять для выполнения работ внутри жилых помещений.

Виды противоморозных добавок

противоморозная добавка расход

Чтобы цементный шов успел приобрести достаточный уровень прочности до момента замерзания жидкости, специалисты традиционно используют следующие противоморозные добавки в раствор для кладки:

Поташ (углекислый калий).
Формиат натрия.
Хлористый натрий.
Нитрит натрия (азотистый натрий).
Хлористый калий.

Для проведения работ в условиях понижения температуры окружающей среды до -15 оС оптимальным решением станет применение противоморозных добавок в виде нитрита и формиата натрия.

При более серьезном похолодании до -30 оС целесообразно использовать поташ. Преимущество данного решения – защита от проявлений коррозии в случае возведения армированных перекрытий. Применение поташа также позволяет предотвратить появление высолов на затвердевшем растворе. Что касается хлорсодержащих добавок, последние не замедляют разрушение армирующих деталей строительных конструкций.

Противоморозная добавка: расход

При изготовлении составов для кирпичной кладки важно соблюдать необходимые пропорции. Зависят они, в первую очередь, от температуры окружающей среды.

Давайте рассмотрим усредненные нормы, характерные для применения наиболее востребованных «антифризов», в таблице. Она отражает расход противоморозных добавок в процентном соотношении к массе цемента.

Температура воздуха	Формиат натрия	Поташ	Нитрит натрия
-5 оС	2-3 %	5-6 %	4-6 %
-10 оС	3-4 %	6-8 %	6-8 %
-15 оС	4-5 %	8-10 %	8-10 %

Пластификаторы

применение противоморозных добавок Противоморозная добавка в раствор может заменяться специальными пластификаторами, которые повышают эластичность строительной смеси и снижают необходимость в применении жидкости. Благодаря использованию последних на протяжении нескольких суток в уложенном составе практически не происходит изменений. Таким образом, раствор успевает схватиться даже при существенных морозах.

Помимо кладки, применяться может такая специфическая противоморозная добавка для клея, подготовки смесей для обустройства наливных полов, при выполнении бетонных работ. Пластифицирующие вещества смешиваются с минимальным количеством воды. Их содержание в растворе составляет порядка 5 % от веса цемента. Соблюдения данной пропорции достаточно для выполнения надежной кладки в условиях пониженных температур.

Что нужно знать о выполнении кладочных работ в зимнее время?

противоморозная добавка для клея Чтобы не разочароваться в результатах строительных мероприятий, которые выполняются при отрицательных показателях температуры воздуха, достаточно обратить внимание на следующие рекомендации:

Для кладки запрещено использовать стройматериалы, покрытые снегом, инеем или наледью.
Все компоненты будущего раствора, включая противоморозные добавки и пластификаторы, должны храниться в сухих, проветриваемых помещениях при комнатной температуре.
Независимо от состава раствора и температурных условий кладку в зимнее время рекомендуется выполнять как можно быстрее. Отсутствие промедлений позволяет веществам схватиться быстрее.

Отправляясь на перерыв, ряды кладки необходимо утеплить полиэтиленовой пленкой либо другим походящим материалом, подходящим на роль эффективного временного изолятора.
В качестве основы для приготовления раствора стоит использовать цемент марки не ниже М-50. Смешивание компонентов даже в случае применения «антифризов» следует проводить в теплом помещении.
При необходимости работы при пониженных температурах предпочтение лучше отдавать приобретению готовых растворов, в которые добавляются противоморозные вещества в оптимальных пропорциях еще на стадии производства.

В итоге

При выполнении строительных работ в зимнее время главное - не забывать добавлять в раствор специальные противоморозные добавки. Впрочем, введение «антифризов» в цементный состав выглядит целесообразным лишь в случае понижения температуры окружающей среды до -5 оС.

В ходе подготовки раствора абсолютно не рекомендуется использовать давно хранившиеся, старые противоморозные добавки с сомнительным сроком годности. В противном случае придется расплачиваться образованием обильных подтеков и высолов на поверхности конструкций.

Источник: fb.ru

Комментарии

Идёт загрузка...

Противоморозная добавка в цементные растворы и бетоны. Формиат натрия. Рекомендована к применению НИИЖБ Госстроя РФ

Противоморозная добавкав цементные растворы и бетоныФормиат натрияРекомендована к применению НИИЖБ Госстроя РФ

Формиат натрия является новой, но уже достаточно проверенной, и хорошо себя зарекомендовавшей эффективной антиморозной добавкой. В основе нарастающего применения формиата натрия лежит сочетание многих важных полезных свойств препарата с его экономичностью. Формиат натрия, в сравнении с другими противоморозными добавками, выигрывает по нормам расхода и цене одновременно.

Формиат натрия используется для возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций при среднесуточной температуре наружного воздуха от +5 °С до -15 °С.

Формиат натрия обеспечивает быстрый набор прочности бетона, обладает свойствами пластификатора и обеспечивает жизнеспособность бетонной смеси.

Расход добавки (сухого и твердого формиата натрия) составляет 2 - 4 % от массы цемента в зависимости от температуры твердения. Другие антиморозные добавки: нитрит натрия, поташ, хлористый кальций применяются в количествах 10 % от массы цемента для достижения равного противоморозного эффекта.

Предлагаем готовый к применению, концентрированный, 25%-ный раствор противоморозной добавки «Формиат натрия» в канистрах емкостью 30 л, 20 л, 10 л.

Купить в Уфе противоморозную добавку формиат натрия в компании "Башхимсервис" предлагаем по ценам:

Готовый к применению раствор

30 л канистра - 750 руб

20 л канистра - 530 руб

10 л канистра - 280 руб

Сухой твердый формиат натрия

25 кг мешок - 885 руб

Температура наружного воздуха, в период набора бетоном 20% прочности	Расход добавки на 100 кг цемента в бетоне, литров	Расход добавки на 1 м куб. бетона, литров	Расход добавки на 1 мешок (25 кг) сухой песчано-цементной смеси, литров
от +5ºС до -5ºСв течение 1-ой недели	7	25	0.5
от -5ºС до -10ºСв течение 10 дней	11	37	0.75
от -10ºС до -15ºСв течение 2-х недель	14	50	1.0

Проведение строительных работ (бетонирование и кирпичная кладка) в зимнее время имеет ряд особенностей, учитывающих тот факт, что вода, входящая в состав бетона и строительного раствора, замерзает. Без применения противоморозных добавок вода превращается в лед, т.е. "выходит из игры", до того, как успеет вступить с химическое соединение с цементом с образованием искусственного камня. Уложенный бетон не только не успевает набрать необходимую прочность, но и образовавшиеся связи разрушаются расклинивающим действием замерзающей воды, потому что вода при замерзании увеличивается в объеме. Ситуация усугубляется ещё и тем, что схватывание бетона при пониженных температурах (за счет цемента, а не за счет замораживания) происходит гораздо медленнее, чем при обычных условиях.

Противоморозная добавка - Формиат натрия - оказывает в бетоне комплексное действие:

Антифриз
Ускоритель твердения
Пластификатор

Действие в качестве антифриза.

Вода является важным компонентом бетона и растворов для кладки. Вода выполняет следующие функции:

вступает в химическую реакцию с цементом с образованием связанной структуры - цементного камня;
является разбавителем, который обеспечивает необходимую подвижность (текучесть) бетонной смеси при укладке её в опалубку. Для придания подвижности бетонной смеси, количество воды, замешиваемое в бетон, в 2 раза превышает количество воды, необходимое для затворения цемента. Оставшаяся вода, не вступившая в реакцию с цементом, испаряется при обычных условиях бетонирования, образуя поры в бетоне, или замерзает внутри бетона, расклинивая и разрушая бетон.

Действие противоморозной добавки «Формиат натрия» направлено на понижение предельной температуры, при которой вода остается в жидком виде в бетоне и продолжает вступать в реакцию с цементом с образованием цементного камня, а не ледяной глыбы. При проведении бетонных работ в зимнее время без применения противоморозной добавки растущие кристаллы льда вызовут расслоение бетонной смеси на составляющие компоненты. Таким образом, цемент, песок, гравий и щебень окажутся попросту вмороженными в лёд. Такое "мороженное" простоит до весны без набора прочности, а с приходом весны начнет "таять" и осыпаться пластами, отслаиваясь от поверхности фундамента или иной бетонной конструкции.

Действие в качестве ускорителя твердения.

Скорость химических реакций зависит от температуры. Как правило, чем выше температура, тем выше скорость протекания химического процесса, и тем быстрее одно вещество превращается в другое. Если мы хотим изменить свойства, состояние и природу какого-либо предмета или вещества, то мы подвергаем его нагреванию и выдерживаем некоторое время при повышенной температуре. Если мы, наоборот, хотим обеспечить сохранность продукта в неизменном виде, то мы применяем охлаждение и держим продукт "на холоде". В первом случае мы умышленно ускоряем скорость протекания химических реакций, во втором случае – замедляем скорость химических превращений.

Данная закономерность действует и для процессов твердения бетона. Потому что твердение бетона происходит в результате протекания химической реакции между молекулами цемента и молекулами воды. С ростом температуры (до определенного предела), при которой происходит твердение бетона, скорость твердения бетона возрастает. Поэтому бетон "застывает" и набирает прочность быстрее. При понижении температуры окружающего воздуха скорость твердения бетона замедляется. Бетон, который бы затвердел на вторые-третьи сутки при температуре +20°С, при температуре +1°С легко продавливается.

Набор прочности бетона представлен в следующей таблице.

Твердение бетона. Прочность бетона на сжатие при различных температурах твердения, % от 28-суточной.

Бетон	Срок твердения, суток	Средняя температура бетона, °С
Бетон	Срок твердения, суток	-3	0	+5	+10	+20	+30
М200 - М300 на портландцементе М-400, М-500	1	3	5	9	12	23	35
	2	6	12	19	25	40	55
	3	8	18	27	37	50	65
	5	12	28	38	50	65	80
	7	15	35	48	58	75	90
	14	20	50	62	72	90	100
	28	25	65	77	85	100	-

В зимнее время гидратация цемента значительно замедляется. Как результат, бетон медленно набирает прочность. Чем меньше температура, тем больше нужно времени для полного застывания. Для получения прочности при температуре -5°C нужно выдерживать время набора прочности в 6-8 раз больше, чем при температуре 20°C.

Ускоряющее действие формиата натрия заключается в том, что противоморозная добавка создает слабо-щелочную среду и изменяет растворимость силикатных составляющих цемента, образуя с продуктами его гидратации двойные или основные соли.

В таблице представлены данные набора прочности бетона с применением Формиата Натрия и без Формиата Натрия при почти одинаковой температуре. Обратите внимание, что бетон с противоморозной добавкой Формиат натрия при температуре минус 5 °С набирает прочность быстрее, чем тот же бетон без добавки при температуре минус 3 °С.

Набор прочности бетона, % от марочной прочности

Срок твердения, суток	Температура
Срок твердения, суток	-3 °СБез Формиата натрия	-5 °СС формиатом Натрия
7	15	25
14	20	35
28	25	60

Скорость набора прочности бетоном при применении формиата натрия представлена в следующей таблице:

Динамика набора прочности бетона с формиатом натрия в зависимости от температуры твердения бетона:

Срок твердения, суток	Средняя температура бетона, °С
Срок твердения, суток	0	-5	-10	-15
7	35	25	15	5
14	50	35	25	15
28	75	60	45	35
90	100	90	70	50

Пластифицирующее действие противоморозной добавки.

Формиат натрия является пластификатором бетона и строительных растворов. Водный раствор формиата натрия широко используется в качестве пластифицирующей добавки в бетоны для получения высокоподвижных смесей. Наибольший пластифицирующий эффект достигается при введении 1,5% от массы цемента. При неизменном соотношении: вода + цемент подвижность бетонной смеси увеличивается с 3-4 см до 12-14 см. В равноподвижных смесях формиат натрия даёт прирост прочности бетона на 14-20%, что позволяет сэкономить 10% цемента, при этом в два раза уменьшается показатель среднего размера капиллярных пор.

Присутствие в противоморозной добавке пластификатора повышает подвижность бетонной смеси. Таким образом, формиат натрия работает как разбавитель, более эффективный чем вода, что в свою очередь, позволяет уменьшить количество лишней воды, добавляемое к смеси вяжущего цемента и наполнителей, повышает (точнее, снижает в меньшей степени) концентрацию «цементного рассола», и таким образом, дополнительно ускоряет гидратацию и повышает удобоукладываемость бетона при одновременном снижении пористости бетона.

Такой полифункциональный комплекс «противоморозная добавка + пластификатор + ускоритель твердения» работает гораздо эффективней, чем индивидуальная противоморозная (только антифризная) добавка односторонного действия.

www.ximikat.ru

Комплексная противоморозная добавка для бетона и строительного раствора

Изобретение относится к составу комплексной добавки для бетона и стролительного раствора. Технический результат - повышение противоморозного эффекта добавки при сохранении показателей 28-и суточной прочности на сжатие при нормальном твердении. Комплексная противоморозная добавка для бетона и строительного раствора, включающая органический компонент, углекислый калий и углекислый натрий, в качестве органического компонента содержит смесь гидрохинона, пирокатехина и резорцина в соотношении (0,4-0,62):(6,51-8,19):(0,4-0,98) и дополнительно - сульфат натрия, сульфит натрия, смесь тиоцианата и тиосульфата натрия, сульфид натрия, нитрит натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь гидрохинона, пирокатехина и резорцина 0,04-1,87; углекислый калий 3,74-4,34; углекислый натрий 1,62-2,17; сульфат натрия 0,5-10,3; сульфит натрия 0,14-1,83; смесь тиоцианата и тиосульфата натрия 15,4-27,2; сульфид натрия 0,03-0,06; нитрит натрия 20,2-39.1; вода - остальное до 100%. Изобретение развито в зависимом пункте формулы. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к химическим добавкам в бетоны и строительные растворы, а именно, к противоморозным добавкам, занимающим важное место среди других добавок в бетон.

Введение противоморозных добавок - технологически простой, удобный и экономически выгодный способ зимнего бетонирования. В строительной практике наибольшее распространение получили смешанные и многофункциональные добавки, как на основе неорганических композиций, так и добавки, представляющие собой смеси органических и неорганических соединений. В таких многофункциональных добавках - противоморозные добавки - неорганические соли - вводят совместно с органическими поверхностно-активными веществами: замедлителями схватывания, пластифицирующими и воздухововлекающими добавками.

При подобных сочетаниях добавок разных классов удается получить с точки зрения механических показателей и морозостойкости поровую структуру цементного камня близкую к оптимальной: развитую микропористость с формированием равномерно распределенных сферических пор. Стенки таких пор образованы плотным дисперсным и прочным цементным камнем, сформировавшимся в присутствии противоморозных добавок [Розенберг Т.И и др. Механизм действия добавок электролитов на структуру цементного камня и свойства бетона // Бетон и железобетон, 1977, №7, с.6-9].

Известна комплексная противоморозная добавка для бетонов и строительных растворов, в состав которой входят, в мас.% (на сухое вещество) пластификатор (органический компонент) - натриевые соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида 5-40 и лигносульфонаты технические 0,5-10, углекислый калий 10-4, формиат 10-40, формиат натрия - остальное [RU 2307099, 08.12.2005].

Хотя данная добавка и обладает пластифицирующе-противоморозным действием, но содержащиеся в ней формиат и формиат натрия ограничивают ее применение температурой не ниже минус 10°C, поскольку эффективность добавки при дальнейшем понижении температуры резко падает и бетон при температуре минус 15°C прочность уже не набирает. Помимо этого, бетоны с добавками, содержащими формиаты щелочных и щелочноземельных металлов, запрещается применять в предварительно напряженных конструкциях, армированных закаленной сталью, в бетонных и железобетонных конструкциях, предназначенных для эксплуатации в водных и газовых средах при относительной влажности воздуха более 60%. Кроме того, добавки с пластификаторами на основе побочных продуктов производства, в частности, производных лигносульфонатов, не обладают однородностью состава, что не редко приводит к нежелательным побочным эффектам (резкому затормаживанию процессов гидратации, снижению конечной прочности, дополнительному воздухововлечению).

По своей технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близкой к настоящему изобретению является противоморозная добавка для бетона и строительного раствора [PL 106669, 30. 08. 1980]. Указанная добавка включает, мас.%: органический компонент - мочевину в количестве 7,14-10,0, формиат кальция 39,3-55,89, углекислый калий и натрий соответственно 3,57-10,7 и 0,71-10,7.

Известная добавка в указанной совокупности компонентов обладает противоморозным действием, однако нижним пределом ее применимости также является температура не ниже минус 10 -15°C, что ограничивает возможности ее использования в зимний период. Кроме того, наличие мочевины в качестве органического компонента, являющейся пластификатором бетонной смеси, может обеспечить только невысокий темп твердения бетона [Ратинов В.Б. и др. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1973, 207 с.], а содержащийся в ней формиат кальция не позволяет применять добавку в бетонах для производства предварительно напряженных бетонных и железобетонных конструкций, при этом санитарно-гигиенические нормы ограничивают применение такой добавки в жилищном строительстве.

Задачей изобретения является повышение противоморозного эффекта добавки при сохранении показателей 28-и суточной прочности на сжатие при нормальном твердении.

Поставленная задача решается тем, что комплексная противоморозная добавка для бетона и строительного раствора, включающая органический компонент, углекислый калий и углекислый натрий, она в качестве органического компонента, согласно изобретению, содержит смесь гидрохинона, пирокатехина и резорцина в соотношении (0,4-0,62):(6,51-8,19):(0,4-0,98), и дополнительно - сульфат натрия, сульфит натрия, смесь тиоцианата и тиосульфата натрия, сульфид натрия, нитрит натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: нитрит натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь гидрохинона, пирокатехина и резорцина 0,04-1,87; углекислый калий 3,74-4,34; углекислый натрий 1,62-2,17; сульфат натрия 0,5-10,3; сульфит натрия 0,14-1,83; смесь тиоцианата и тиосульфата натрия 15,4-27,2; сульфид натрия 0,03-0,06; нитрит натрия 20,2-39.1; вода - остальное до 100%.

Как вариант, источником компонентов в комплексной противоморозной добавке для бетонов и строительных растворов -указанной смеси изомеров двухатомного фенола, углекислого калия, углекислого натрия,, сернокислого натрия, сернистокислого натрия, сульфита натрия, указанной смеси тиосульфата и тиоцианата натрия и сульфида натрия могут служить промывочные воды мокрой очистки коксового газа содово-гидрохиноновым способом, которые не требуют дополнительной очистки от мышьяковисто-сурьмяных соединений и цианидов, как это имеет место в случае мокрой сероочистки коксового газа содово-мышьяковым способом, поскольку эти соединения выступают в качестве катализатора окисления тиосульфата натрия кислородом воздуха с выкристаллизацией собственно сульфата натрия из водных растворов этой добавки, а по нормам экологической безопасности и от солей тяжелых металлов, солей кадмия и цинка. При необходимости отработанный раствор мокрой содово-гидрохиноновой сероочистки коксового газа может быть откорректирован по массовому содержанию, как изомеров двухатомного фенола, так и тиосульфата и тиоцианата натрия и остальных солей-электролитов

Настоящее техническое решение вызывается необходимостью улучшения свойств противоморозных добавок, как сложных химических комплексов, в ряду подобных добавок для цементных систем, учитывая заметное снижение качества заполнителей бетона - нерудных материалов, в том числе резкого увеличения содержания примеси глины в песках и щебне, не исключая й гравийно-песчаные смеси, а также начавшимся еще в 70-е годы и в последующие годы продолжающимся в России нежелательным явлением - повсеместным недожогом клинкера в печах отечественных цементных заводов. Этот недожог связан с экономией технологического топлива и электроэнергии (экономия последней сказывается на загрублении помола обжигаемой сырьевой смеси) в связи с лимитированием в России выделяемых фондов и с 2000-х годов - высокой стоимостью энергоресурсов, помола обжигаемой сырьевой смеси) в связи нормируемых в настоящее время ниже минимального уровня, необходимого для удовлетворительного обжига клинкера.

С физико-химической точки зрения недожог обусловливает: 1) избыток свободного оксида кальция и, соответственно, пониженный уровень содержания в клинкере алита (основной фазы, определяющей прочность цемента) [Тейлор, X. Химия цемента. Справочное издание. М.: Мир, 1996. 560 с.]; 2) появление в клинкере так называемых маргинальных фаз - майенита (C12A7) и ферритов кальция (C2F и CF) [Entine Z.B. et al. The liquid phase alite generation model in sintering portland cement clinker. 10 - the International Congress on the Chemistry of Cement. Gothenburg, Sweden, June 2-6, 1997. Proceedings, ed. by HJustnes, Publ. «Amarkai»,Gothenburg, 1997, v.1, li46. 4 pp.], вредно сказывающихся на скорости твердения и прочности бетона, понижающие морозостойкость и, следовательно, долговечность бетона и железобетона.

Одним из наиболее существенных вредных факторов, порождаемых недожогом, является образование при гидратации цемента из недожженного клинкера и содержащегося в последнем C12A7 геля AlO(OH) в составе цементного камня. Появление указанного геля при гидратации C12A7 установлено в работе [Астреева О.М., Петрография вяжущих материалов. М.: Госстройиздат, 1959. 155 с.]. Этот гель имеет удельную поверхность, сравнимую с гелем SiO2, образующимся из C3S и возникающего при гидратации последнего поверхностного нестабильного трехкальциевого гидросиликата C3Sh2,5-2 в результате его распада на гидролитическую известь - Са(ОН)2 и гелеобразный SiO2 [Малинин Ю.С. Исследование состава и свойств основного клинкерного минерала алита и его роли в портландцементе. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. д-ра техн. наук. М.: Моск. хим.-технолог. ин-т им. Д.И. Менделеева, 1969. - 28 с.]. Алит существует от 10 до 180 мин после затворения цемента водой. По последним теоретическим разработкам [Pellenq R. J.-M. et al. A realistic molecular model of cement hydrates. // Proceedings of Nat. Academy of Sciences (PNAS). Wash., 2009, v.106, No.38, pp.16102 - 16107], этот гель может служить основой возникающих на нанокластерах CSH оболочек (скорлуп), включающих силоксановые связи -O-Si2+-O-Si2+-O-. С этой точки зрения жидкая фаза цементного камня есть золь, содержащий указанные группы до окончания схватывания цемента, с которым связывают исчезновение этого геля, но именно в этот период закладываются основы прочности цементного камня.

Совокупность компонентов, которые входят в состав предлагаемой комплексной противоморозной добавки не обладают способностью удерживать в жидкой фазе цементного камня группы Al(OH)2. Это исключает возможность ложного схватывания при использовании добавки в бетонной смеси и не снижает набор прочности, как в ранние, так и в поздние сроки твердения цементных материалов (цементного камня, строительного раствора и бетона). Здесь при недожоге клинкера и наличии C12A7 в цементе не проявляется замена силикатных скорлуп на алюминатные. Это не ослабляет CSH-матрицу цементного камня, ввиду того, что срастания алюминатных и силикатных скорлуп не происходит. Здесь не действует «принцип запрета Левенстейна» [Loevenstein W. About any questions of silicates structures, American Mineralogist, 1964, v.59, N 1, p.92-98], поскольку он термодинамически не обусловлен, так как связь Al-O-Si является существенно менее энергонапряженной по сравнению со связью Si-O-Si.

Настоящая комплексная добавка согласно изобретению практически исключает возможность повышения концентрации групп Al(OH)2 - в жидкой фазе цементного камня и этим снижает вероятность не только ложного схватывания бетонной смеси и повышения концентрации пор укладки в готовом бетоне, но может несколько уменьшить даже вредное влияние недожога клинкера и связанного с ним геля AlO(OH) на прочность и долговечность бетона в связи с небольшим (до 2%) дополнительным воздухововлечением (обусловленным присутствием в добавке сульфида натрия), положительно влияющим на морозостойкость бетона, снижаемую алюминатным гелем. Тем самым достигается ряд положительных технических эффектов: прирост прочности, морозостойкости бетона, нормализуются процессы перемешивания, транспортирования, уплотнения, схватывания (начального упрочнения) бетонной смеси. На этом фоне повышается и пластифицирующая способность смеси изомеров двухатомных фенолов, которой не препятствует теперь образование алюминатного геля.

В противодействие отмеченной тенденции добавка также содержит разноименно заряженные компоненты: в ней тиосульфат натрия служит восстановителем, а тиоцианат натрия - окислителем. Они снижают в жидкой фазе цементного камня разность потенциалов между полюсами - зернами заряженных фаз в клинкере. Но электродные потенциалы тиосульфата и роданида недостаточны для восстановления C12A7 и окисления 9CaO·2Fe2O3·FeO.

Сущность настоящего изобретения заключается, во-первых, в том, что дополнительные доноры электронов, которыми в щелочной среде являются изомеры двухатомных фенолов, повышая окислительный потенциал добавки, будут способствовать усилению нейтрализации указанных зарядов в цементе во время его гидратации, снижать фон блуждающих токов, понижать вероятность коррозии металлической арматуры в железобетоне (а также форм и опалубки), и, соответственно, снижать вероятность катастроф и объем ремонтных работ в строительном комплексе.

Во-вторых, указанные изомеры двухатомных фенолов имеют также существенное технологическое влияние на цемент и бетон. Изомеры, заполняя в поверхностном слое цемента электронные вакансии, повышают р-проводимость в клинкерных частицах, являющихся, как известно, р-полупроводниками [Кравченко И.В. и др. Высокопрочные и особо быстротвердеющие портландцементы. М.: Стройиздат, 1971. 208 с.] и повышают тем самым действующую концентрацию протонов. Из электронной теории гидратации цемента [Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. Изд. 1-е. М.: Стройиздат, 1971. 224 с.] следует, что это повышает скорость и степень гидратации алита в частицах цемента и, соответственно, увеличивает прочностные показатели бетона.

Изомеры двухатомного фенола повышают текучесть бетонных и растворных смесей. Причина заключается в том, что подвижность указанных суспензий определяется концентрацией в их объеме димеров кремнезема (силоксановых связей), представляющих собой поверхностные слои нанокластеров CSH и их агрегатов. Эти слои, ранее описанные Ю.С.Малининым как частицы геля кремнезема, получающиеся из поверхностного нестабильного трехкальциевого гидросиликата C3Sh2,5-2 в результате его распада на гидролитическую известь - Са(ОН)2 и гелеобразный SiO2, существуют от 10 до 180 мин после затворения цемента водой. После обратной реакции с гидролитической известью этот гель исчезает. Его конкретное количество в каждый данный момент в течение всего периода его существования во время роста зависит от скорости гидратации алита и возрастает с ее повышением. Будучи интенсификаторами гидратации алита, изомеры двухатомных фенолов, увеличивая количество SiO2-геля, не только дополнительно пластифицируют цементные суспензии, но и повышают эффективность других пластификаторов, каковым является и сульфид натрия, увеличивая за счет прироста содержания «кремнегеля» удельную поверхность твердой фазы и, тем самым, эффективность хемосорбируемых или физически сорбируемых на ней пластификаторов соответственно.

Наличие углекислого калия и углекислого натрия в составе настоящей добавки, являющихся изначально ускорителями твердения, имеет существенное значение, поскольку известно, что основной причиной вредного влияния глины на свойства цемента является присутствующая в ней примесь водорастворимого глинозема. О наличии этой примеси известно давно [Эйтель В. Химия силикатов. М., ИЛ, 1981, 1018 с.], но о возможности устранения ее влияния на качество бетона ничего не сообщалось. Было установлено, что устранение нежелательного влияния глины может быть осуществлено путем введения в состав известных водоредуцирующих (пластифицирующих) добавок щелочного ингредиента, а именно, наиболее приемлемых для строительных условий карбонатов калия или натрия, в том числе и бикарбонатов. Механизм влияния этих солей состоит в том, что в результате взаимодействия их с водорастворимым глиноземом из глинистых примесей в заполнителях бетона образуется алюминат натрия. Это химическое соединение является одним из наиболее эффективных ускорителей твердения бетона [Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. М.: Стройиздат, 1990, 396 с.]. При этом, как показано в работе [Кравченко И.В. Цемент для безопалубочного бетонирования. Труды НИИцемента, 1977, №32, с.201-210], алюминат натрия вместе с гидроалюминатами кальция участвует в формировании в цементном тесте при взаимодействии с гипсовым камнем, входящим в состав цемента (почти 100%-ным двуводным сульфатом кальция), фазы AFt, основным представителем которой является эттрингит (3CaO·Al2O3·3CaSO4·31h3O). Последний повышает прочность цемента особенно в ранние сроки твердения (1-3 сутки), что особенно важно при зимнем бетонировании [Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов, изд. 2-е. М.: Стройиздат, 1988, 303 с.]. В исключении вредного влияния глин на водоредуцирующие свойства химических добавок и на начальную прочность бетона заключается технический эффект от содержания углекислых калия и натрия в предложенной добавке.

Свойства резорцина, пирокатехина и гидрохинона, имеющих в своих молекулах по две гидроксильные группы, связаны с наличием в структуре изомеров подвижных атомов водорода в гидроксильных группах, которые легко отдают этот атом водорода при взаимодействии со свободными радикалами и функциональными группами олигомеров (если таковые присутствуют в составе добавок), проявляя антиоксидантные свойства. В этом случае двухатомные фенолы выступают в роли восстановителей, превращаясь сами в малоактивные феноксильные радикалы, при этом механизм действия смеси изомеров на компоненты известной добавки отличен от взаимодействия индивидуальных изомеров двухатомных фенолов. В последнем случае резорцин является восстановителем, но более слабым, чем пирокатехин и гидрохинон и может выступать как слабый пластификатор и стабилизатор высокомолекулярных соединений.

Гидрохинон из указанных изомеров является наиболее активным веществом с сильно выраженным проявлением синергетического эффекта, что в составе смеси в одном растворе с резорцином и пирокатехином значительно усиливает индивидуальные свойства компонентов добавки, в том числе антикоррозионные свойства резорцина и пирокатехина при защите стальной арматуры в бетоне. При этом углекислый калий и нитрит натрия, как противоморозные, компоненты, совместно с гидрохиноном положительно влияют на формирование пространственной микроструктуры цементного камня, его поровой структуры и зоны контакта с заполнителем, улучшая физико-механические показатели бетона, в частности, повышая его прочность при различных температурных режимах.

Помимо этого изомеры, являясь сильным антиоксидантным и антиокислительным фенольным комплексом наряду с сульфитом натрия, подавляют окислительные процессы содержащихся солей, особенно тиосульфатов, что позволяет обеспечить продукту его длительную сохранность.

При наличии нитрита натрия в комплексной добавке в заявленных пределах его содержания (39,1 мас.% по верхнему пределу) при температуре минус 20°C в бетоне сохраняется способность к гидратации цемента, поскольку в системе имеется жидкая фаза - водный раствор указанного электролита, а с учетом синергетического влияния остальных компонентов добавки жидкая фаза сохраняется и при температуре ниже температуры, отвечающей эвтектической точке на диаграмме состояния «соль-вода».

Таким образом, результат совокупного воздействия предложенного комплекса в качестве добавки - смеси тиосульфата и тиоцианата натрия и органического компонента - смеси изомеров двухатомного фенола в сочетании с углекислым натрием, углекислым калием, сульфатом натрия, сульфидом натрия и нитритом натрия - это повышение пластифицирующей способности и ускорение набора прочности бетонов до расчетных величин при низких температурах воздуха (вплоть до минус 35°C) по сравнению с воздействием каждого из его компонентов и определяется индукционным эффектом в органической матрице материала, обуславливающим повышенную электронную плотность на каждой функциональной группе данного комплекса по сравнению с каждым из его составляющих компонентов по отдельности, тем самым влияя на особенности формирования фаз AFm и AFt при гидратации цемента и их устойчивое равновесие [Добавки в бетон. Справочное пособие. Под ред. В. Рамачандрана. М.: Стройиздат, 1988, с.382-434]. Это способствует конкурентному снижению величины адсорбции добавки на гидратирующемся цементе и, как следствие, повышению эффективности ее действия. Этим можно объяснить как повышенную пластифицирующую способность добавки, так и способность ускорять набор прочности и повышать ее в ранние сроки твердения цементных систем, при этом практически устраняется возможность ложного схватывания в цементных системах особенно, если в технологиях бетонов и строительных растворов могут оказываться цементы нестабильного качества.

Для приготовления согласно изобретению комплексной противоморозной добавки для бетона и строительного раствора используют: Резорцин технический. Технические условия. Межгосударственный стандарт ГОСТ 9970-74; Пирокатехин (технический) ТУ 6-09-4025-75; Гидрохинон ГОСТ 9627-74; Тиосульфат ГОСТ 244-76; Тиоцианат (роданид) CAS - номер 540-72-7; Сода кальцинированная техническая (углекислый натрий) ГОСТ 5100-85; поташ (углекислый калий) ГОСТ 10690-73; Сернокислый натрий ГОСТ 6318-77; Сульфит натрия ГОСТ 5644-75; Сернистый натрий (сульфид натрия) ГОСТ 596-89; Нитрит натрия технический ГОСТ 19906-74.

Определение подвижности, жесткости и объемной массы бетонной смеси, прочности и морозостойкости бетона производилось в соответствии с требованиями ГОСТ 10181-81 «Смеси бетонные. Методы испытания», ГОСТ Р 53231-2008 «Бетоны, Правила контроля прочности», ГОСТ 1860-76 «Бетоны. Методы определения морозостойкости».

Для приготовления бетонных смесей были взяты: среднеалюминатный цемент марки М 500 с НГ=26,5%, кварцевый песок с модулем крупности 2,30 мм и гранитный щебень, содержащий 40% зерен фракции 5-10 мм и 60% зерен фракции 10-20 мм. Для приготовления строительных растворов использованы те же цемент и песок. Состав бетонной смеси - Ц:П:Щ:В=1:2,34:2,94:1,94; состав строительного раствора - Ц:П=1:2, В/Ц=0,55, Пк3 (8-12 см).

Методика подготовки бетонной смеси или строительного раствора была следующей: цемент и заполнители загружали в смеситель принудительного действия и интенсивно перемешивали до получения сухой однородной смеси, далее в смесь подавали воду и комплексную противоморозную добавку в количествах от 1,5 до 3,0% от массы цемента и перемешивали до получения однородной массы, после этого по стандартной методике готовили образцы для лабораторных испытаний. Добавка использовалась в виде 35%-ного водного раствора. При этом количество воды затворения рассчитывалось с учетом воды жидкофазной составляющей последнего.

В таблицах 1 и 2 представлены данные испытаний, которые позволяют сделать заключение, что наилучшие показатели по прочности на сжатие в трех- и 28-и суточном возрасте для бетонов и строительных растворов с превышением этих показателей по сравнению с прототипом в пределах от 15 до 25%, а также увеличение морозостойкости F не менее, чем на одну ступень и снижению водоотделения Пв, % на 10-20% для бетонов достигаются при использовании настоящей комплексной противоморозной добавки в оптимальных дозировках и составах, указанных соответственно в примерах №№2 и 3 (в таблицах 1 и 2) - дозировка смеси резорцина, пирокатехина и гидрохинона 0,98 и 1,33 мас.%, углекислого калия 3,83 и 4,15 мас.%, углекислого натрия 1,29 и 1,75 мас.%, сульфата натрия 4,4 и 8,7 мас.%, сульфита натрия 1,11 и 1,7 мас.%, смеси тиосульфата и тиоцианата натрия 19,3 и 22,0 мас.% и сульфида натрия 0,47 и 0,055 мас.%) и нитрит натрия 5,6 и 11,0 мас.%.

Комплексная противоморозная добавка позволяет вести зимнее бетонирование, а также работать со строительными растворами при отрицательных температурах наружного воздуха до минус 25 C. Кроме того, предложенную противоморозную добавку можно применять в составе бетонов и растворов, содержащих активный кремнезем, добавка эффективна в крупнопористых и беспесчаных бетонных смесях, а также в легких бетонах типа керамзитобетон. При этом отмечено повышение защитных свойств бетона к стальной арматуре, следов коррозии на последней не обнаружено. Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании комплексной противоморозной добавки в бетонах и растворах, является реализация задачи изобретения - как повышение пластичности бетонной смеси, так и прочности в ранние и поздние сроки твердения, а также - морозостойкости.

Все указанные факторы определяют технический и экономический полезные эффекты изобретения.

Данная комплексная противоморозная добавка по своим строительно-техническим свойствам отвечает нормам ГОСТа 24211-2008 «Добавки для бетонов. Общие технические требования».

Таблица 2
Эффективность комплексной противоморозной добавки в бетонах и строительных растворах
№№ п/п	Дозировка комплексной противоморозной добавки, мас.%	Плотность бетонной смеси, кг/м3	Осадка конуса, см	в/ц	Прочность на сжатие, МПа	Морозостойкость, F, циклы	Водоотделение, Пв, %
7 суток	28 суток
Бетоны (состав комплексной противоморозной добавки: пример №3 из Таблицы 1)
1	1,5	2380	16,0	0,55	18,9	37,04	370	0,37
2	1,85	2385	17,6	0,55	30,67	39,87	370	0,22
3	2,0	2395	18,0	0,55	28,4	36,4	380	0,23
4	3,0	2395	22,0	0,55	20,73	28,1	370	0,25
5	0,8	2380	16,95	0,55	7,9	28,1	350	0,30
Примечание: 1. Пример №5 соответствует прототипу
Строительный раствор ПкЗ (8-12 см) (состав комплексной противоморозной добавки: пример №4 из таблицы 1)
1	1,5	2060	10	0,55	14,2	29,1
2	1,85	2090	11	0,55	17,3	32,0
3	2,0	2120	10	0,55	18,1	31,6
4	3,0	2100	11	0,55	16,3	28,3
5	0,8	2050	9	0,55	15,0	27,2
Примечание: 1. Пример №5 соответствует прототипу

1. Комплексная противоморозная добавка для бетона и строительного раствора, включающая органический компонент, углекислый калий и углекислый натрий, отличающаяся тем, что в качестве органического компонента добавка содержит смесь гидрохинона, пирокатехина и резорцин в соотношении 0,4-0,62:6,51-8,19:0,4-0,98 и дополнительно - сульфат натрия, сульфит натрия, смесь тиоцианата и тиосульфата натрия, сульфид натрия, нитрит натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

смесь гидрохинона, пирокатехина и резорцина	0,04-1,87
углекислый калий	3,74-4,34
углекислый натрий	1,62-2,17
сульфат натрия	0,5-10,3
сульфит натрия	0,14-1,83
смесь тиоцианата и тиосульфата натрия	15,4-27,2
сульфид натрия	0,03-0,06
нитрит натрия	20,2-39,1
вода	остальное до 100%.

2. Комплексная противоморозная добавка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит указанные смесь гидрохинона, пирокатехина и резорцина, углекислый калий, углекислый натрий, сульфат натрия, сульфит натрия, смесь тиоцианата и тиосульфата натрия и сульфид натрия в виде раствора мокрой сероочистки коксового газа содово-гидрохиноновым способом.

www.findpatent.ru