Морозостойкие добавки 
Долгое время зима в нашей стране считалась для строителей "мертвым" сезоном. Сегодня это убеждение теряет актуальность. Современная практика строительства показывает: бетонирование в зимний период становится обычным явлением, и, применяя соответствующие материалы и оборудование, в это время года можно возводить различные бетонные конструкции.
ОСОБЕННОСТИ ЗИМНЕГО БЕТОНИРОВАНИЯ
Зимнее бетонирование в условиях отрицательных температур (а в строительстве такой считает температура ниже +5°С) имеет свои особенности. Связано это с тем, что понижение температуры в бетоне ниже 0° С приводит к приостановлению процесса твердения, вплоть до оттаивания. И если бетон не наберет определенной прочности, то при наступлении положительных температур (из-за низкой прочности) возможны разрушение конструкций и аварии. Эту проблему сегодня решают различными средствами, способными создать твердеющему бетону оптимальные температурно-влажные условия.
В основном, технология зимнего бетонирования заключается в применении различных методов прогрева бетона с его последующим выдерживанием до достижения нормативных значений критической и распалубочной прочности. В зависимости от вида конструкции и температуры наружного воздуха используются различные методы прогрева бетона:
- метод "термоса";
- предварительный разогрев бетонной смеси перед укладкой в опалубку;
- обогрев бетона монолитных конструкций нагревательными проводами (метод электронагрева);
- применение "теплого" бетона;
- термоопалубка;
- применение противоморозных добавок и ускорителей твердения.
Метод термоса. Он основан на применении утепленной опалубки с устройством сверху защитного слоя. Бетонную смесь температурой 20-80°С укладывают в утепленную опалубку, а открытые поверхности защищают от охлаждения. При проектировании термосного выдерживания бетона подбирают тип опалубки и степень ее утепления. Сущность метода термоса состоит в том, что бетон, остывая до 0°С, должен набрать критическую прочность. Учитывая это, назначают толщину и вид утеплителя опалубки. Ее утепление выполняют без зазоров и щелей, особенно в местах стыкования теплоизоляции. По окончании бетонирования утепляют верхние открытые поверхности, при этом теплотехнические свойства данного утеплителя должны быть не ниже, чем у основных элементов опалубки. Опалубку и утеплитель демонтируют до достижения бетоном критической прочности. Поверхности распалубленной конструкции ограждают от резкого перепада температур.
Предварительный разогрев бетонной смеси перед укладкой в опалубку. Бетонная смесь разогревается, укладывается в опалубку, уплотняется, укрывается теплоизоляцией и выдерживается до достижения бетоном требуемой прочности. Предварительный разогрев позволяет за 5-12 мин. (в зависимости от плотности заполнителя бетона) разогреть бетонную смесь до температуры 60-80°С, быстро уложить ее в конструкцию, укрыть теплоизоляцией с последующим термосным выдерживанием до достижения бетоном требуемой прочности.
Обогрев бетона монолитных конструкций нагревательными проводами (метод электропрогрева).Суть метода заключается в закреплении на арматурном каркасе (перед укладкой бетонной смеси в опалубку) нагревательных проводов определенной длины. Длина и количество нагревателей определяется расчетом. Теплота, выделяемая нагревательными проводами при прохождении по ним тока, передается бетону и распределяется в нем путем теплопроводности. Этот метод позволяет разогреть бетон до 50-60°С. Однако во избежание появления температурных напряжений в бетоне и образования микротрещин, специалисты рекомендуют использовать мягкие режимы обогрева с температурой изотермического прогрева не более +40°С.
Применение "теплого" бетона. Суть метода сводится к повышению внутреннего запаса тепла за счет предварительного подогрева компонентов бетона до расчетной температуры в условиях завода. В первую очередь нагревают воду до 80°С, как наиболее теплоемкий материал, а щебень и песок нагревают до 40°С. Подогрев компонентов бетонной смеси стимулирует реакцию гидратации между водой и цементом и, таким образом, ускоряет твердение смеси и набор прочности. Кроме того, как показывает практика, прочность такого бетона выше, чем подогретого уже после укладки.
Термоопалубка (греющие опалубки). Это многослойные щиты, которые оснащены нагревательными элементами и утеплены. Теплота через палубу щита передается в поверхностный слой бетона, а затем распространяется по всей его толщине. Обогрев бетона таким способом не зависит от температуры наружного воздуха. Основное требование, предъявляемое к термоопалубке — равномерность распределения температуры по опалубке щита. В качестве нагревательных элементов применяют трубчатые электронагреватели (ТЭНы), греющие провода и кабели, гибкие тканевые ленты, а также нагреватели, изготовленные из нихромовой проволоки, композиции полимерных материалов с графитом (углеродные ленточные нагреватели) токопроводящими элементами и др.
Применение противоморозных добавок и ускорителей твердения. Наиболее простой, эффективный и чаще всего применяемый метод твердения бетона при отрицательных температурах. Выбор модификатора противоморозного действия зависит от типа и условий эксплуатации объекта строительства. По мнению специалистов, применение добавок целесообразно и в сочетании с дополнительным подогревом.
Каждый сам по себе или в комбинации с другими, эти методы позволяют вести бетонные работы при самых разных температурах воздуха.
О ДОБАВКАХ
Зарубежный опыт показывает, что более 70% всего объема бетона укладывается с помощью различных добавок. Применение добавок, даже несмотря на некоторое в этой связи удорожание стоимости бетона, экономически оправдано из-за улучшения ряда технологических параметров и повышения эксплуатационных свойств. Высококачественные бетоны, как правило, отличаются большой морозостойкостью, сверхвысокой прочностью и низкой водопроницаемостью. Все эти показатели практически нереализуемы без применения высококачественных, специально синтезированных химических модификаторов. Именно введение в бетоны и растворы добавок создало реальную предпосылку для получения высококачественных бетонов и растворов повышенной долговечности.
В Украине применение добавок регламентируется ДБН В. 2.7.64-97 "Правила применения химических добавок в бетонах и строительных растворах".
Сегодня на украинском рынке представлен широкий ассортимент добавок, отвечающих современным требованиям зимнего бетонирования. Наиболее распространенные — азотистокислый натрий (нитрит натрия), углекислый калий (поташ), хлористый натрий, хлористый натрий в сочетании с хлористым кальцием.
Применение ПАВ (поверхностноактивные вещества) позволяет улучшить удобоукладываемость бетонной смеси, необходимой в технологический период. При этом, как отмечают специалисты, комплексные добавки улучшают поровую структуру бетона и способствуют повышению ряда эксплуатационных характеристик бетона — морозостойкость, водонепроницаемость.
Противоморозные добавки снижают температуру замерзания жидкой среды растворной смеси, участвуют в процессах гидратации вяжущего вещества. В настоящее время в качестве противоморозных добавок широко используют соли органических кислот (например, формиат натрия). Они не так вредны для здоровья, как, например, нитрит натрия, и удобны для применения в индивидуальном строительстве. Отечественная промышленность освоила выпуск этих модификаторов, что позволило при минимальных затратах получить эффект не хуже, чем при использовании в качестве добавок широко распространенных соединений на основе хлора.
Как утверждают специалисты, выбор наиболее рационального и эффективного модификатора противоморозного действия зависит в конечном итоге от типа и условий эксплуатации строительных объектов, определяемых в соответствии с требованиями нормативнотехнической документации.
С помощью добавок решается еще одна актуальная проблема производителей — доставка бетона от изготовителя до потребителя с сохранением необходимых свойств. Сегодня транспортирование бетона производится автобетоносмесителем, обеспечивающим постоянное перемешивание. Повышение сохраняемости смеси достигается использованием химических добавок-модификаторов с применением технологии их введения на БСУ.
При выборе поставщика бетона заказчик обращает внимание на его способность управлять
свойствами материала. К примеру, при укладке бетона бетононасосом на требуемую высоту должна сохраняться подвижность смеси. Не менее важно для заказчика, чтобы через суткидвое после укладки бетона можно было снимать опалубку. Если же бетон твердеет медленно, то количество используемой опалубки приходится увеличивать пропорционально удлинению времени твердения бетона, что значительно удорожает строительство. То есть, бетон должен успевать набрать необходимый уровень прочности за относительно короткое время.
Чтобы решить задачи, поставленные перед производителем бетона современной технологией, также необходимо использование бетонных добавок. В зависимости от вида используемой добавки могут целенаправленно изменяться как свойства бетонной смеси, например, характеристика схватывания и удобоукладываемость, так и свойства застывшего бетона, например, прочность и долговечность. Применение добавок позволяет существенно (до 15%) экономить цемент — самый дорогостоящий компонент бетонной смеси.
СТОИМОСТЬ
Добавки увеличивают стоимость бетона и, соответственно, бетонной конструкции. Однако, несмотря на их экономическую эффективность, многие украинские строители пока не готовы их применять. Заказчик зачастую выбирает цену, а не качество. Именно этот фактор сдерживает развитие отечественного рынка добавок к бетону. Сказывается и некоторая неосведомленность в свойствах тех или иных добавок. А учитывая, что их ассортимент на рынке весьма широк, возникают определенные трудности при выборе, в связи с чем важно обязательно консультироваться со специалистами, поскольку добавки имеют как достоинства, так и недостатки. Например, применение хлористого кальция в качестве противоморозной добавки хотя и является ускорителем для застывания бетона, но вызывает коррозию арматуры. Однако эту добавку можно использовать для производства любых элементов бетонных конструкций, которые не несут несущей нагрузки.
Что касается цен на добавки, то они зависят от цен на сырье, в частности, нефть, и от курса евро. Несмотря на то, что курс евро в прошлом году был достаточно стабильным, мировые цены на нефть значительно выросли. Поэтому выросли и отпускные цены заводов на добавки. Это коснулось не только зарубежных, но и отечественных производителей.
ОБОРУДОВАНИЕ
Применение различных добавок в бетон практически невозможно без использования специального современного оборудования. Если добавка, которую в соответствии с технологией нужно ввести в бетон, составляет по объему менее 2%, то перемешать ее однородно в смесителе практически невозможно. Поэтому для таких добавок в технологическом оборудовании должно быть предусмотрено предварительное перемешивание в реальном времени приготовления смеси, то есть, введение добавки в воду, если она водорастворимая, или в песок, если это, например, красящий пигмент.
Кроме того, технология производства бетона предъявляет определенные требования к применяемому оборудованию (3-4 линии дозирования и хранения добавок), точности систем дозирования и автоматизации технологических процессов. Причем автоматизированное управление технологическим процессом приготовления бетона играет доминирующую роль при регулировании свойств бетонной смеси.
РЫНОК
Украинский рынок добавок сегодня представлен продукцией как отечественных, так и зарубежных производителей. Среди украинских предприятий наиболее известны БУДИНДУСТРИЯ (торговая марка (далее — ТМ) "Релаксол") и ДОНЕЦКИЙ ФЕНОЛЬНЫЙ ЗАВОД (ТМ "Дофен"), ЕВРОРЕСУРС. КОРП. (ТМ "Геокон"), ХЕНКЕЛЬ БАУТЕХНИК (УКРАИНА) (ТМ Ceresit). Среди зарубежных производителей пользуется спросом продукция компаний SCHOMBURG, SiKA, TERRA MAPEI, DEGUSSA (Германия), ISOMAT (Греция), ПОЛИПЛАСТ (Россия) и другие.
Как правило, изготовление добавок является дополнительным производством, при котором в качестве исходного сырья применяют отходы основного производства. Исключения составляют научно-производственные предприятия, непосредственно разрабатывающие виды добавок с определенными технологическими характеристиками, учитывающими особенности дальнейшего применения.
Наиболее популярны сегодня добавки отечественных производителей. Главное объяснение — приемлемая цена.
Зарубежная продукция на несколько порядков выше. Например, их цена за литр "зимней" добавки примерно в три раза выше, чем аналогичная наша. Хотя представители зарубежных производителей замечают, что если у импортной добавки выше цена, то норма расхода значительно ниже. И в таком случае использование отечественных добавок иногда оказывается дороже.
В то же время отечественные производители утверждают, что европейские добавки рассчитаны на европейскую зиму, которая, как известно, отличается своим мягким характером. Поэтому их эффективность резко снижается при температуре –20°…–30°С, которая характеризует украинскую зиму. И в этом отношении отечественные специалисты обладают более серьезным практическим опытом.
В ПЕРСПЕКТИВЕ
Технологии строительства, в том числе в зимних условиях, будут развиваться и совершенствоваться. Подтверждение этому — появление на рынке модифицированных бетонов. Уникальные свойства этой продукции — высокая прочность и коррозийная стойкость, водонепроницаемость и морозостойкость, — позволяют реализовать любые строительные проекты.
Высококачественный бетон обеспечивает высокие гарантированные параметры эксплуатационной надежности зданий и сооружений в условиях сложных воздействий нагрузок и окружающей среды, а также значительно сокращает сроки строительства. Исходя из этого, будет развиваться и технология зимнего бетонирования.
по материалам публикаций каталогов "Дом.ua" и "Украинского строительного каталога" (Украина, Киев)