Морозостойкость бетона. Соль в бетон для морозостойкости

Гидротехнический бетон

gidrobeton

Гидротехнический бетон применяется в основном для строительства мостов, дамб, канализаций, систем водоснабжения, мелиорационных каналов и других строений, где эксплуатационные нагрузки столь высоки, что не допускают использование обычного (гражданского) бетона. Данный вид бетона должен обладать высоким показателем водостойкости (защищать свою структуру, прочность, предохранять арматуру от коррозии) при долговременном контакте с водой, а также обладать хорошей водонепроницаемостью. Бетон гидротехнический обладает высокой морозостойкостью, данное свойство определяется прочностью после многочисленных циклов замораживаний и оттаиваний, также данный бетон должен быть химически нейтральным.

Ключевое отличие данного бетона от обычного - повышенная водонепроницаемость.

Гидротехнический бетон используется для сильно нагруженных конструкций, имеющих непосредственный контакт с водой.

Для примера, обычный бетон марки м350, водонепроницаемость которого может варьироваться в пределах от W6 до W8, тогда как у гидротехнического эти показатели значительно выше, от W10 до W12.

Ввиду серьезных нагрузок и гидрофобных свойств цемента, для гидротехнического бетона используются только высокие марки от Б25 и выше.

Заводы-изготовители гидротехнического бетона при продаже требуют уточнить технические характеристики раствора (не только популярные водонепроницаемость, прочность на сжатие, но и в том числе агрессивность среды и множество других параметров), для того чтобы состав бетона наиболее эффективно подходил и эксплуатировался именно для определенного гидротехнического сооружения.

Увеличенная водонепроницаемость достигается за счет следующих элементов в составе гидротехнического бетона:

Повышенного содержания цемента или специальных марок цемента;
Специальных гидрофобных присадок.

В заключении, стоит отметить, что цена гидротехнического бетона рассчитывается индивидуально, только зная заданные технические требования и дополнительные параметры можно посчитать точную стоимость бетона.

В свою очередь существует точка зрения, что «бетон в солях» содержит в своей рецептуре соли, что позволяет иметь еще большую водонепроницаемость.

На самом то деле правильнее толковать не о бетоне в солях, а об лабораторных испытаниях бетона на морозостойкость в соленой среде.

При гидроиспытании на водонепроницаемость солёная среда не используется - но тем не менее бетон, демонстрирующий высокую морозостойкость при лабораторных испытаниях в солях, имеет такие же высокие показатели водонепроницаемости и может быть использован для гидротехнических сооружений.

ПЕНЕТРОН АДМИКС - добавка в бетон или цементно-песчаный раствор для обеспечения водонепроницаемости, защиты и улучшения свойств бетона. Пенетрон Адмикс представляет собой сухой порошок, основа которого - активные химические добавки. Эти добавки вступают в реакцию в только что приготовленном бетоне с побочными продуктами гидратации цемента. В результате создается нерастворимая кристаллическая структура в порах и капиллярных каналах бетона. Таким образом бетон становится герметичным от проникновения воды или жидкостей с любой стороны. Бетон также защищается от коррозии.

Преимущества гидроизоляционных материалов проникающего действия системы Пенетрон

Использование материалов Пенетрон приводит к значительному повышению марки бетона по водонепроницаемости, увеличивает показатели морозостойкости и прочности бетона;
В случае механического повреждения обработанной поверхности, приобретенные высокие гидроизоляционные и защитные свойства бетонной конструкции сохраняются;
Обработанный бетон приобретает способность к «самозалечиванию»;
Применение материалов позволяет обеспечить долговечную гидроизоляцию – на весь срок службы бетонного сооружения;
Обработанный материалом «Пенетрон» бетон или бетон с добавкой «Пенетрон Адмикс» сохраняет паропроницаемость;
Обработанный материалом «Пенетрон» бетон или бетон с добавкой «Пенетрон Адмикс» приобретает коррозионную стойкость к воздействию агрессивных сред;
Материалы сертифицированы для использования в резервуарах с питьевой водой. Гидроизоляция, защита и восстановление.

Материалы системы ПЕНЕТРОН: Пенетрон и Пенетрон Адмикс можно отнести к материалам 21 века проверенными временем (более 50 лет) и применимостью на всех континентах и климатических поясах (более 90 стран).

checom.ru

Влияние солей на бетон

Действие морской воды на бетон Морская вода содержит сульфаты и механизм действия на бетон аналогичен рассмотренному выше. Кроме химического воздействия, кристаллизация солей в порах бетона может приводить к его разрушению вследствие давления кристаллов соли. Так как кристаллизация происходит там, где вода испаряется, этот вид воздействия наблюдается в надводной части бетона. Хотя раствор соли перемещается в бетоне в результате капиллярного подсоса, он действует на бетон только, если вода может проникнуть в глубь бетона, следовательно, и в этом случае непроницаемость бетона - наиболее надежное средство его защиты. Бетон в зоне переменного уровня воды, подвергающийся попеременному увлажнению и высушиванию, разрушается быстрее, поэтому необходим их осмотр и периодическое возобновление. Выщелачивание, о котором говорилось ранее, может в определенных условиях привести к отложению солей на поверхности бетона, называемому высолами. Это наблюдается, например, при фильтрации воды через плохо уложенный бетон, сквозь трещины или плохо сделанные стыки, а также, когда происходит испарение с поверхности бетона. Карбонат кальция, образованный реакцией Са(ОН)2 с СО2, создает на поверхности белый налет. Отлагается также сульфат кальция. Высолы могут образовываться и при применении непромытых заполнителей. Слой соли на поверхности зерен заполнителя приводит к образованию белого налета на поверхности бетона. Аналогичный эффект вызывает присутствие в заполнителе щелочей и гипса. Высолы ухудшают внешний вид бетона. МОРОЗНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БЕТОН. Зимнее бетонирование. Чтобы избежать действия мороза на свежий бетон, следует принимать различные предохранительные меры. Температура во время укладки может быть повышена подогревом компонентов бетонной смеси. Воду подогревать легко, но ее температура не должна превышать 60—80° С, так как иначе может произойти мгновенное схватывание цемента, при этом следует учитывать разность температур воды и цемента. Важно также предохранить цемент от контакта с горячей водой, поэтому должен соблюдаться порядок загрузки компонентов в бетономешалку. Если подогрев воды недостаточно повышает температуру бетона, можно подогреть заполнители. Подогрев заполнителей предпочтительнее осуществлять пропуском пара через змеевик, чем использовать острый пар, так как последний меняет влажность заполнителя. Подогрев заполнителей выше 50° С не рекомендуется. Температура компонентов бетонной смеси должна контролироваться. Температура бетона рассчитывается заранее, чтобы избежать схватывания при слишком высокой температуре, так как оно существенно влияет на рост прочности бетона. Кроме того, высокая температура бетонной смеси уменьшает ее удобоукладываемость и может вызвать значительную температурную усадку. Поэтому предпочтительнее, когда схватывание проходит при температуре 21° С, но нужно, чтобы температура была не ниже 10° С в течение следующих трех дней. Лучшие результаты получаются при температуре 21° С и большем периоде контролируемой температуры. var begun_auto_pad = 54169719; var begun_block_id = 112320391; Необходимое время выдерживания бетона перед замораживанием определяется процессом твердения и может быть определено расчетами. Поэтому следует помнить, что если схватывание произошло до замораживания и бетон обладает начальной прочностью, гидратация будет продолжаться (с низким тепловыделением) во всех незамерзших порах, возможно до температуры -4° С или даже ниже. Когда период замораживания прекращается, продолжается нормальный набор прочности в соответствии с законами твердения (с правилом «зрелость»). Температура бетона в ранние сроки укладки может быть обеспечена применением жирных смесей с низким В/Ц, а также использованием высокотермичного цемента с высоким содержанием C3S и СзА. Ускорители, как, например, хлористый кальций, ускоряют гидратацию цемента. Хлористый кальций снижает также температуру замерзания воды затворения на 1,1—1,7°. В действительности вода в бетонной смеси — это раствор соли, и ее точка замерзания на 2,8° ниже точки замерзания чистой воды. Существует ряд предупредительных мероприятий, применяемых на практике. Например, бетон не следует охлаждать при транспортировании от смесителя к месту укладки и нельзя укладывать на замерзшую поверхность. Температура после укладки обеспечивается изоляцией бетона от атмосферных воздействий, созданием, в случае необходимости, укрытия вокруг бетона и подачей тепла под укрытие. Обогрев должен быть выбран так, чтобы не пересушить бетон, не перегревать отдельные его части и избежать высокой концентрации СО2 в атмосфере. Поэтому мятый пар, вероятно, лучший теплоноситель. Может применяться также электропрогрев бетона с установкой электродов внутрь бетона или с использованием в качестве электродов арматуры. Чем меньше конструкция, тем легче она промерзает и тем тщательнее должна быть защита ее от мороза. Действие мороза зависит также от перепада температур; опасность возрастает при резком понижении температуры, сопровождаемом ветром. Снег в то же время может служить естественной защитой бетона Действие мороза на свежеуложенный бетон Прежде чем перейти к действию замораживания и оттаивания на затвердевший бетон, т. е. касаться одной из основных проблем долговечности, остановимся на действии мороза на свежеуложенный бетон и связанном с этим вопросе зимнего бетонирования. При замораживании еще не схватившегося бетона действие мороза на него будет похоже на вспучивание водонасыщенного грунта: вода затворения при замораживании вызывает увеличение объема бетона, и, так как на химические реакции воды не остается, схватывание и твердение бетона замедляется. Наблюдения показали, что если бетон заморозить сразу после укладки, схватывания не происходит и цементного камня, который мог бы разрушиться от льдообразования, не образуется. Бетон, оставленный при низкой температуре, не схватывается. Сопротивление бетона попеременному замораживанию и оттаиванию также зависит от возраста бетона, при котором начинается первый цикл, но этот вид воздействия более опасен, чем продолжительное замораживание без оттаивания, и несколько циклов могут вызвать разрушение бетона, предварительно выдержанного в течение 24 ч при 20° С. Следует заметить, что нет прямой зависимости между стойкостью к замораживанию свежеуложенного бетона и долговечностью зрелого бетона, подвергаемого многократному попеременному замораживанию и оттаиванию.

Действие мороза на затвердевший бетон Рассмотрим теперь затвердевший бетон, подвергаемый попеременному замораживанию и оттаиванию в интервале температур, наиболее часто встречающемся в природе. С понижением температуры насыщенного водой затвердевшего бетона вода, проникая в поры цементного камня, замерзает аналогично замерзанию в капиллярах горных пород и вызывает расширение бетона. При повторном замораживании происходит дальнейшее расширение, так что повторные циклы замораживания и оттаивания имеют куммулятивный эффект. Большие поры в бетоне, образуемые при недостаточном уплотнении, обычно заполнены воздухом и поэтому не оказывают существенного влияния на действие мороза. Замораживание — процесс постепенный вследствие небольшой скорости теплопереноса через бетон, увеличения концентрации щелочей в еще не замерзшей воде, а также вследствие изменения температуры замерзания в зависимости от размера пор. Хотя поверхностное натяжение кристаллов льда в капиллярах создает в них давление, тем большее, чем меньше кристалл, замораживание начинается в больших порах и постепенно распространяется на меньшие. Поры геля слишком малы для образования кристалликов льда при температуре выше -78°С, поэтому обычно лед в них не образуется. С понижением температуры вследствие разной энтропии воды геля и льда вода геля приобретает потенциальную энергию, позволяющую ей двигаться по капиллярам, содержащим лед. Диффузия воды геля приводит к росту кристаллов льда и к расширению цементного камня. Таким образом, мы имеем два источника давления расширения. Первый: замерзание воды вызывает увеличение объема приблизительно на 9% так, что избыток воды из пор удаляется. Скорость замораживания определяет скорость, с которой удаляется вода, вытесняемая фронтом льда. Величина гидравлического давления зависит от сопротивления фильтрации, т. е. от длины пути и проницаемости цементного камня между замерзшей порой и порой, в которую может переместиться избыток воды. Вторая расширяющая сила в бетоне возникает вследствие диффузии воды, приводящей к росту относительно небольшого количества кристаллов льда. Рядом исследований установлено, что последний механизм играет важную роль в разрушении бетона под действием мороза. Эта диффузия вызывается осмотическим давлением из-за местного увеличения концентрации раствора вследствие отделения замерзающей (чистой) воды от раствора. var begun_auto_pad = 54169719; var begun_block_id = 112320391; Например, плита, замораживаемая сверху, разрушается, если вода подходит к ее основанию и может проникать сквозь толщу плиты вследствие осмотического давления. Влажность бетона становится выше, чем до замораживания, и в ряде случаев наблюдаются разрушения вследствие расслоения бетона кристаллами льда. Об осмотическом давлении следует напомнить и в другой связи. Соли, применяемые для борьбы с обледенением дорог, поглощаются поверхностным слоем бетона. Это создает высокое осмотическое давление, сопровождающееся движением воды к наиболее холодной зоне, где происходит замораживание. Когда давление расширения в бетоне превышает предел его прочности при растяжении, происходит разрушение. Степень разрушения варьирует от шелушения поверхности до полного разрушения, так как линзы льда образуются, начиная с поверхности бетона и распространяясь в глубь его. Бордюрные камни (которые остаются влажными в течение долгого времени) наиболее подвержены действию замораживания по сравнению с другими бетонными конструкциями. При применении солей для борьбы с обледенением дорожные плиты также находятся в тяжелых условиях эксплуатации. В странах с суровым климатом наблюдаются значительные разрушения бетона от действия мороза, если не принимается специальных мер при его изготовлении. Морозостойкость бетона зависит от ряда его свойств: прочности цементного камня, растяжимости, ползучести, но главными среди них являются степень насыщения и структура порового пространства цементного камня. Пустоты, в которые может удаляться избыточная вода, должны быть расположены достаточно близко к порам, в которых образуется лед, на этом основано использование воздухововлечения: если цементный камень разделен на достаточно тонкие слои пузырьками воздуха, у него нет критического насыщения. Аналогично у зерна заполнителя нет критического размера, если оно имеет низкую пористость или если его капиллярная система нарушена достаточно большим количеством макропор. Зерно заполнителя в бетоне может рассматриваться как закрытая емкость, если низкая проницаемость окружающего его цементного камня не позволяет воде проникать в воздушные поры с достаточной скоростью. Таким образом, зерно заполнителя, насыщенное водой выше 91,7%, вызовет при замораживании разрушение окружающего бетона. Следует отметить, что, как правило, заполнители имеют пористость от 0 до 5%, заполнители с большей пористостью обычно не применяют. Но и использование последних не обязательно приводит к разрушению от действия мороза. Крупные поры, имеющиеся в ячеистом бетоне и в беспесчаном бетоне, повышают, очевидно, морозостойкость этих материалов. При применении обычных заполнителей также не удается установить определенной зависимости между пористостью заполнителя и морозостойкостью бетона. Можно отметить, что при применении насыщенного водой крупного заполнителя бетон может разрушиться независимо от содержания в нем вовлеченного воздуха. Если заполнители не насыщены к моменту приготовления бетонной смеси или если они частично обезвоживаются после укладки, а цементный камень имеет замкнутые поры, повторное насыщение происходит с трудом, за исключением длительного нахождения при пониженной температуре. При повторном увлажнении бетона цементный камень насыщается легче, чем заполнитель, так как вода может проникнуть к заполнителю только через цементный камень, а также потому, что мелкопористый цементный камень обладает большим капиллярным притяжением. Таким образом, цементный камень легче разрушается, но он может быть защищен вовлеченным воздухом.

mybiblioteka.su

О добавках в бетон для морозостойкости

В бетонах с добавкой нитрита натрия наиболее целесообразно использовать портландцементы с содержани-ем трехкальциевого алюмината не более 6%, а с добавками хлористых солей и иоташа — не более 9%. При добавке одного хлористого натрия, как более нейтральной соли, содержание трехкальциевого алюмината в цементе может быть выше указанных значений. Применять пластифицированные портландцементы рекомендуется для бетонов с добавками, вызывающими ускоренное загустевание бетонной смеси, а также при повышенных температурах. Кстати, при установке межкомнатных дверей оптом купленных тщательно проверяют полностью ли затвердел бетон.

Не останавливаясь на теории процессов твердения бетонов с противоморозными добавками, отметим, что для достижения одинаковой удобоукладываемости смеси расход воды на единицу объема у них получается меньше, чем у обычных бетонов, т. е. без добавок солей. Этим в значительной мере можно объяснить увеличение прочности и морозостойкости бетона с добавками солей по сравнению с его марочной прочностью. Водоцементное отношение у бетона с добавками солей получается меньше, чем у обычного (эталонного), изготовленного из равноконсистентных смесей. В раннем возрасте кинетика твердения получается неодинаковой, поэтому сопоставлять показатели следует в возрасте до 180—360 сут.

Степень гидратации цемента у бетона с химическими добавками несколько повышается за счет образования комплексных соединений.

Заполнители для тяжелых и легких бетонов с противоморозными добавками должны удовлетворять требованиям действующих ГОСТов. При использовании едких щелочей (поташа, нитрита натрия и хлористого натрия) не следует применять аморфные и плохо закристаллизованные кремнесодержащие заполнители, такие, как опал, халцедон, обсидиан, цеолит.

В результате взаимодействия между щелочами и активным кремнеземом (кремнекислотой) в бетоне могут появляться внутренние напряжения, которые, развиваясь, вызывают большие усилия на растяжение и приводят к образованию трещин. Это необходимо учитывать особенно при бетонировании конструкций, предназначенных для использования в условиях повышенной влажности (свыше 60%).Заполнители не должны содержать включений льда, снега и смерзшихся комьев песка. При наличии в песке крупных смерзшихся комьев его следует подогревать до температуры 5—10° С. Щебень и гравий на своей поверхности не должны иметь пленки глинистых и илистых примесей, а также льда. После перерыва в работе, а также при снегопадах места выемки крупных и мелких заполнителей из штабелей рекомендуется укрывать щитами, матами, рубероидом и т. п.

Для приготовления растворов солей и бетонных смесей пригодна любая вода, годная для питья. Химические соединения, применяемые в качестве добавок в бетон, должны удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов и ТУ.

Для получения проектной прочности в более короткие сроки при обосновании допускается увеличение марки бетона против проектной на одну ступень. Водоцементнос отношение бетонной смеси должно быть не более 0,65, а для бетонов, к которым предъявляются повышенные требования по морозостойкости (Мрз > 100) — не более 0,5.

11 июня 2013

www.stroysovet.ru

Морозостойкость бетона.

Под морозостойкостью бетона понимают его способность в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. Основной причиной, вызывающей разрушение бетона в этих условиях, является давление на стенки пор и устья микротрещин, создаваемое замерзающей водой. При замерзании вода увеличивается в объеме более чем на 9°/о. Расширению воды препятствует твердый скелет бетона, в котором могут возникать очень высокие напряжения. Повторяемость замерзания и оттаивания приводит к постепенному разупрочнению структуры бетона и к его разрушению. Сначала начинают рушиться выступающие грани, затем поверхностные слои и постепенно разрушение распространяется в глубь бетона. Некоторое влияние будут оказывать и напряжения, вызываемые различием в коэффициентах температурного расширения составляющих бетона и температурно-влажностным градиентом.

Для определения морозостойкости бетона применяют метод попеременного замораживания и оттаивания. Методика испытаний, в частности температура замораживания, условия водонасыщения и размеры образца, продолжительность цикла, оказывает заметное влияние на показатели морозостойкости бетона. С понижением температуры замерзания, а особеннопри замораживании в воде или в растворах солей, бетон разрушается быстрее.

Критерием морозостойкости бетона является количество циклов, при котором потеря в массе образца менее 5%, а его прочность снижается не более чем на 15°/о. Это количество циклов определяет марку бетона по морозостойкости: для тяжелого бетона F50 ... F500, которая назначается в зависимости от условий эксплуатации конструкции.

Морозостойкость бетона зависит от его строения, особенно от характера пористости, так как последний будет определять объем и распределение льда, образующегося в теле бетона при отрицательных температурах, и, следовательно, значение возникающих напряжений и интенсивность протекания процесса ослабления структуры бетона.

В микропорах бетона размером см обычно содержится связанная вода, которая не переходит в лед даже при очень низких температурах (до -70 °С), поэтому микропоры не оказывают заметного влияния на морозостойкость бетона. Последняя главным образом зависит от объема макропор в бетоне и от их строения.

Существует два различных способа повышения морозостойкости бетона: 1) повышение плотности бетона, уменьшение объема макропор и их проницаемости для воды, например за счет снижения В/Ц, применения добавок, гидрофобизирующих стенки пор, или кольматации пор пропиткой специальными составами; 2) создание в бетоне с помощью специальных воздухововлекающих добавок резервного объема воздушных пор (более 20% от объема замерзающей воды), не заполняемых при обычном водонасыщении бетона, но доступных для проникания воды под давлением, возникающим при ее замерзании. Зависимость морозостойкости от водоцементного отношения приведена на рис. 7.4. Обычно для получения достаточно морозостойкого бетона В/Ц должно быть менее 0,5.

Весьма эффективным и сравнительно простым повышением морозостойкости является применение воздухововлекающих добавок. Для получения морозостойкого бетона необходимо, чтобы расстояние между пузырьками воздуха, т. е. толщина прослоек между соседними воздушными порами, не превышала 0,025 см.

Оптимальный объем вовлеченного воздуха составляет 4...6% и определяется расходом цемента, воды и крупного заполни мели. Объем увеличивается при понижении крупности заполнителя и повышении расхода цемента и воды.