Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Сущность безобогревного метода зимнего бетонирования


Твердение бетона замедляется с понижением температуры и полностью прекращается при замерзании жидкой фазы. Поэтому, чтобы обеспечить твердение бетона в зимних условиях, необходимо предотвратить замерзание его жидкой фазы. Это может быть достигнуто, если сохранить положительную температуру батона в период твердения до набора им определенной прочности или искусственно понизить температуру замерзания жидкой фазы, затворяя бетонную смесь не водой, а растворами некоторых соединений определенных концентраций.

Для воды, как и для других жидкостей, характерно отсутствие упорядоченного расположения молекул, свойственного большинству твердых тел, например льду. Однако в воде имеется "ближний" порядок расположения молекул -на каких-то участках и на какое-то время несколько соседних молекул располагаются так, как в структуре льда. Чем ниже температура, тем больше в воде "участков льда" и тем больше продолжительность их "жизни". При температурах 0°С и ниже энергия движения молекул воды уменьшается настолько, что подавляющее большинство из них занимают фиксированное положение в пространстве, образуя лед.

Переходу воды в лед при 0°С и ниже могут препятствовать растворенные в ней различные химические соединения. Известно, что при растворении какого-либо вещества происходит не простое распределение его частиц (молекул или ионов) по всему объему воды, а химическое взаимодействие этих частиц с молекулами воды. В результате этого образуются сольваты - более или менее прочные соединения частиц растворенного вещества с молекулами воды, например ионов натрия (Na+) и хлора (Cl-) при растворении хлористого натрия. Поскольку для разрушения сольватов необходимо затратить какую-то энергию, тс свойства водных растворов в большей или меньшей степени отличаются от свойств чистой воды. Например, чтобы превратить воду раствора в лед, необходимо затратить энергию не только на замедление движения молекул воды, но и на разрушения сольватов. Этим и объясняется, что раствор замерзает при температуре ниже 0°С.

Количество связываемых с каждой частицей молекул воды, т. е. состав сольватов и сила этой связи зависят от свойств растворенного вещества, главным образом, от электрических свойств частиц и их размеров, а также от содержания частиц в единице объема воды, т. е. от их концентрации. Поскольку при увеличении концентрации частиц в водном растворе асе большая часть воды оказывается связанной, постольку температура замерзания раствора понижается. Ho при этом в нем все меньше содержится "свободных" молекул воды, способных к взаимодействию с минералами цемента.

Для иллюстрации в табл. 19 приведены температуры замерзания водных растворов некоторых неорганических солей. Из этих данных видно, что температура замерзания растворов зависит, кроме того, от сочетания присутствующих в воде ионов. Исходя из температуры замерзания раствора хлористого натрия и углекислого калия можно было бы уделать вывод о том, что ионы натрия (Na2-), калия (К+), хлора (Сl-) и угольной кислоты (CO2-), образующиеся в воде при растворении этих соединений, образуют достаточно прочные сольваты. Однако те же ионы натрия и угольной кислоты, образующиеся при растворении соды (Na2CO3), обусловливают сравнительно незначительное понижение температуры замерзания воды.

Вследствие образования сольватов вода в химические растворах замерзает постепенно по мере охлаждения. В связи с этим при указанных в табл. 19 температурах, замерзает лишь часть воды раствора. Полностью она замерзает в эвтектической точке, которая для раствора данного соединения постоянна и не зависит от его исходной концентрации.
Сущность безобогревного метода зимнего бетонирования

Для наглядности на рис. 30 приведена диаграмма состояния водных растворов хлористого натрия при температурах ниже 0°С. Лед в растворах с концентрацией менее 23,3% образуется, когда его температура достигнет точки, расположенной на кривой OA. В этот момент из раствора в виде льда выделится лишь часть воды, а концентрация раствора повысится. При дальнейшем охлаждении раствора из него постепенно будет выкристаллизовываться лед, а концентрация раствора будет изменяться по кривой OA. И только при достижении эвтектической точки A, когда концентрация раствора составит 23,3%, оставшаяся в нем вода полностью перейдет в твердую фазу, образуя лед и NaCl*2Н2О. В процессе охлаждения растворов с концентрацией более 23,3% концентрация их, наоборот, уменьшается за счет выпадения кристаллов NaCl*2H2O. Концентрация будет изменяться по кривой BA, полное замерзание раствора произойдет также в точке А с образованием льда и кристаллов NaCl*2H2O.

Результаты расчетов количества замерзающей воды

растворов хлористого натрия некоторых концентраций приведены в табл. 20.

Из данных табл. 20 видно, что чем больше концентрация раствора, тем меньше воды переходит в лед, причем все большая часть его образуется в эвтектической точке.

Рассмотрев процесс замерзания водных растворов, можно сделать ряд практических выводов:

1) чем больше концентрация раствора, тем меньше в нем содержится "свободных" молекул воды, т. е. тем меньше возможность их взаимодействия с минералами портландцемента;

2) при повышении концентрации раствора, например за счет связывания ее при гидратации цемента, температура замерзания раствора понизится, но вместе с тем понизится и активность входящих в его состав молекул воды;

3) из растворов высоких концентраций может выпасть осадок растворенного в воде соединения до замерзания раствора.

Известно большое количество неорганических и органических соединений, понижающих температуру замерзания воды. Однако способность химического соединения понижать температуру замерзания воды является необходимым, но еще не достаточным условием для применения его в качестве противоморозной добавки. Как показывают данные табл. 21, хлорное железо и нитрат кальция практически не ускоряют твердение бетона даже при столь небольшой отрицательной температуре как -5°С, хотя и создают незамерзающую жидкую фазу. Объясняется это тем, что интенсивность твердения бетона с противоморозными добавками, по-видимому, зависит от двух факторов: количества и силы связи молекул воды с ионами или молекуле ми вводимых соединений и их участия в процессе гидратации. Последнее приобретает решающее значение при низке отрицательных температурах, когда в результате введении большого количества добавки для получения незамерзающего раствора резко уменьшается количество "свободных" молекул воды вследствие перехода все большей части ее р сольватное состояние.


Применение того или иного соединения в качестве противоморозной добавки определяется, кроме того, его дефицитностью и стоимостью, а также возможностью получения бетона с требуемыми свойствами. Наиболее полно этим требованиям в настоящее время отвечают такие соединения как хлористый натрий (NaCl), хлористый кальций (CaCl2), поташ (К2CO3) и нитрит натрия (NaNO2) хотя поташ и нитрит натрия являются дефицитными продукт ми.

Поскольку ход процессов гидратации цемента и свойства гидратных фаз определяют, в основном, свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона, а вместе с ними - границы и область применения бетонов с каждой из добавок, представляет несомненный интерес рассмотреть процессы гидратации цементов, затворенных растворами указанных солей.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: