Чтобы раствор не замерзал: Работа с цементным раствором при минусовой температуре, какие есть нюансы?

Что добавить в бетон, чтобы он не замерз — Спецтехника

Редактор 3 августа, 2018 Строительство Комментарии к записи Что добавить в бетон, чтобы он не замерз отключены 0 Views

В бетонном строительстве зачастую очень важно сделать воду незамерзающей в минусовую температуру, чтобы успешно делать цементный раствор. Чтобы это стало возможным, талантливые инженеры придумали в свое время противоморозные добавки. Поговорим о них.

Чаще всего в наши дни приобретаются два вещества – формиат и нитрит натрия.

ФОРМИАТ НАТРИЯ

Формиат является кристаллическим порошком, имеющим определенный состав. Помимо 97,5 % самого вещества. Тут есть еще 0,3% воды и 2,5 % органических примесей. Добавив этот порошок в воду, вы снизите точку ее замерзания во время затворения цементного раствора и бетона.

Благодаря формиату натрия бетон довольно быстро приобретает прочность, а бетонная смесь будет иметь максимально продолжительный срок своей «жизнеспособности». Данная смесь может быть применена в мороз до -15 градусов при изготовлении бетонов и их укладке в таких работах, как возведение монолитных и сборных конструкций из бетона (железобетона).

Формиат натрия имеет немало преимуществ перед своими противоморозными аналогами. Прежде всего, этот порошок не может взорваться или загореться. При нахождении в водной или воздушной средах он не образует каких-то токсических соединений. Формиата натрия в бетонную смесь нужно вводить существенно меньше, чем других антиморозных добавок.

А сколько конкретно надо добавить этого вещества в бетон, чтобы результат соответствовал ожиданиям? Это напрямую зависит от температуры окружающего воздуха:

1. -5С⁰ – потребуется 2% сухой смеси от общего веса цемента.
2. -10С⁰ – 3%.
3. -15С⁰ – 4%.

Невзирая на то, что формиат натрия в целом безопасен, работать с ним надо при четком соблюдении правил безопасности. Наденьте перчатки с маской и специальный строительный халат. Вещество не горит, но курить и разводить открытый огонь в местах его применения нельзя. Следует помнить, что формиат натрия не используется.

Если будущая бетонная или железобетонная конструкция рассчитана на эксплуатацию в водных или газовых средах, а также при влажности воздуха свыше 60%. Предприятия, потребляющие постоянный ток, а также электрифицированный транспорт – это тоже неподходящие сферы применения формиата натрия.

НИТРИТ НАТРИЯ

Нитрит натрия – очень токсичный противоморозный компонент, который вдобавок ко всему способен и взрываться, и гореть. Вещество отнесено в третий класс опасности по данным параметрам. Готовить смесь можно лишь в особых помещениях, специально выделенных под эти цели. Нельзя делать смесь там, где впоследствии будут пребывать люди, а также предполагается нахождение источников воспламенения.

Порошок растворяется в закрытых установках с максимальной механизацией. Для таких мероприятий должно привлекаться минимальное число персонала.

Нитрит натрия чрезвычайно опасен, но все равно применяется в строительстве довольно широко. Причиной тому служат уникальные свойства:

1. Первоначальная водонепроницаемость бетона, а также его прочность возрастают в разы.
2. Предотвращается коррозия металла в ЖБИ, уменьшается существенно пылеобразование.
3. Морозостойкость позволяет вести строительство даже при морозах под -20С.

Как видите, противоморозные добавки делают бетон пригодным к строительству даже зимой, а также улучшают его ключевые эксплуатационные характеристики.

About Редактор

Previous Какой клей подходит для плитки?

Next Способы обработки древесины

Check Also

Подготовка к строительству занимает гораздо больше времени, нежели может показаться на первый взгляд. Нужно сразу …

Добавки в бетон при минусовых температурах: особенности заливки

Согласно строительным нормам, понятие зимних условий несколько отличается от общепринятых, календарных. В частности холодным временем принято считать условия со среднесуточной температурой около +5ºС и возможностью ночного понижения до 0ºС. Как известно при низких температурах вода кристаллизуется и процессы гидратации в цементно-содержащих составах значительно замедляются или вообще приостанавливаются.

Но на большей территории нашей страны это время является достаточно продолжительным. Останавливать работу и ждать когда потеплеет нерентабельно. Поэтому с момента появления бетона специалисты ищут решение данной проблемы.

Фото противоморозной добавки.

Распространенные виды заливки бетона на холоде

До недавнего времени, наиболее распространенным и действенным считался способ предварительного разогрева составляющих раствора до определенной температуры, после чего готовился теплый раствор и заливался.

Температура монолита поддерживалась искусственным путем до набора прочности не менее 50%.

Схема парогенератора для прогрева бетона.

• Но с каждым годом цена на энергоносители растет, и такие технологии сильно увеличивают себестоимость строительства. Здесь уже не столь важно, чем разогревать бетон — электричеством, паром или иными энергоемкими способами.
• В середине прошлого века нашим ученым И.А.Кириенко был предложен еще один действенный способ прогрева монолита.
  Условно его назвали методом «Термоса». Общая инструкция достаточно проста, вокруг ЖБИ создается теплоизолирующее покрывало. В зависимости от температуры окружающей среды бетон мог прогреваться за счет внутренних процессов или энергоносителем извне.
• В последнее же время наука сделала качественный рывок в создании химически активных добавок, которые позволяют вести работы при круглосуточной минусовой температуре. Безусловно, это очень удобно, присадок существует несколько и о наиболее распространенных мы сейчас побеседуем.

Принцип действия и виды морозостойких составов

Загрузка в бетономешалку.

Что добавлять в бетон при минусовой температуре, вопрос далеко не праздный. Полностью, на 100% универсального состава не существует.

Выбор зависит от многих факторов, прежде всего от самой температуры.

• Также большое влияние оказывает размер монолита. Плюс следует учесть предназначение изделия, дело в том, что разные добавки могут менять некоторые физические качества бетона и то, что подойдет для ленточного фундамента в частном доме, может не подойти для возведения моста или крупного наливного цоколя.

Прогрев методом «Термос».

Как это работает

Как известно основной задачей воды в растворе является создание условий для кристаллизации составляющих раствора, силикатов, алюминатов и так далее. На языке профессионалов это называется гидратацией цемента.

Наиболее комфортно, без добавок, раствор застывает при температуре 15 — 20 ºС, все что выше и особенно ниже, нуждается в создании специальных условий.

• Главной задачей подобного рода присадок является снижение периода схватывания раствора и уменьшение времени созревания бетона при низких температурах. То есть снизить уровень замерзания воды и при этом не навредить остальным процессам, происходящим в растворе.

Зависимость набора прочности от температуры.

Распространенные составы и способы работы

• Наиболее распространенными материалами для изготовления морозоустойчивых присадок смело можно считать соли монокарбоновых кислот, среди профессионалов этот состав известен как «Поташ». Цена на данные составы на отечественном рынке вполне приемлемая.
• Когда выполняется заливка бетона при минусовой температуре добавки монокарбоновых кислот, должны строго дозироваться. Для каждой температуры количество присадок разное, Такими добавками можно подготовить раствор к температуре до минус 30ºС. Чем ниже температура, тем больше состава потребуется.

Соль монокарбоновой кислоты.

Важно: как говорилось ранее, присадка при неграмотном использовании может понизить другие характеристики раствора.

Поэтому принцип, чем больше, тем лучше здесь может навредить.

• Следующим лидером нашего рынка является нитрит натрия. Цена на него также не сильно высока, но это вещество обладает сильным, едким, неприятным запахом. Кроме того данный состав легко может воспламениться. При контакте с некоторыми видами современных пластификаторов могут выделяться ядовитые, токсичные газы.

Нитрит натрия.

• Максимальная температура, которую может держать нитрат натрия, составляет не ниже -15ºС. Специалисты рекомендуют его использование при приготовлении растворов на портландцементе или на шлакопортландцементе. Добавлять эту присадку в глиноземистые цементы строго запрещено.
• Широкий спектр использования имеет формиат натрия и нитрат кальция. Кроме производства ЖБИ, эти присадки могут применяться в штукатурных растворах и растворах предназначенных для кладки кирпича. Но данные составы используются только в комплексе с пластификатором, так как из-за скопления солей, в монолите могут образовываться пустоты и высолы.

Формиат натрия.

Важно: растворы с добавлением присадок должны готовиться своими руками при температуре не ниже 5 — 10 ºС.
Кроме того, они не могут долго храниться, раствор нужно использовать в течение часа после замешивания.

Строительный тепловентилятор.

• Не стоит забывать об отечественных производителях, добавки из линейки морозо-пласт, морозо-стирол и т.д. Являются составами комплексного действия, после заливки благодаря процессам, происходящим внутри монолита, температура поддерживается естественным образом и при небольших морозах, вам достаточно просто хорошо укрыть бетон.

Зависимость от марки бетона

Конструкции для электроподогрева монолита.

• По нормам СНиП 111-1-76, мороз опасен для бетона только на стадии набора прочности. Поддерживать определенную температуру в монолите нужно до определенного % крепости. Для каждой марки бетона этот процент индивидуален.
• После того, как монолит схватился, замораживание ему уже не настолько страшно, но и эксплуатировать ЖБИ еще не рекомендуется. Дело в том, что после оттаивания, изделие естественным путем будет дозревать. Активная фаза застывания монолита идет в течение 27 суток. После этого укрепление будет продолжаться еще несколько лет, но гораздо медленнее.
• Если в состав не вводились морозоустойчивые присадки, то для растворов с маркой М150 достаточно 50% прочности. Марки М200 – М300, могут замораживаться при 40% прочности. Для М400 и более, достаточно 30%. Но при использовании присадки, допустимая прочность перед замораживанием падает в среднем на 10%.

Совет: время вымешивания состава в зимних условиях должно быть увеличено минимум в 2 раза.

Мифы, связанные с добавками

График прогрева бетонного монолита.

• В широком использовании данный вид присадок появился не так давно. Народ еще не успел, как следует разобраться в том насколько это удобно и на этой благодатной почве родилось несколько предубеждений.
• Первый распространенный миф родился уже давно, периодически с появлением каждого нового состава подымается данный вопрос, не стали исключением и морозоустойчивые добавки. Кустарные мастера «авторитетно» заявляют о том, что такие добавки вызывают повышенную коррозию арматурного каркаса.
• Возьмем самый простой и доступный в России нитрит натрия. Любой средний химик или специалист по металловеденью вам скажет, что это один из ингибиторов способных замедлять процессы коррозии. Более того, в соединении с пластификаторами и усадочными добавками для работы с монолитами, в виду повышения крепости может применяться только алмазное бурение отверстий в бетоне, а также резка железобетона алмазными кругами.

Соотношение компонентов в разных марках чистого бетона.

• Вторым распространенным мифом можно назвать снижение прочности бетона. Родилось это утверждение из-за того, что на первых этапах схватывания раствора действительно наблюдается некоторое запоздание по сравнению с чистым бетоном. Но зато впоследствии скорость набора прочности значительно увеличивается. Особенно это относится к комбинированным составам.
• Все специалисты, с самого начала советуют одно, внимательно изучить инструкцию. При недостаточном количестве присадки в растворе, он может замерзнуть. Но если заложить чрезмерно много добавки, то вы рискуете увеличить время схватывания или потерять определенный процент крепости из-за образования газов.

Вывод

В качестве вывода хочется отметить, когда вы решаете что добавить в бетон при минусовой температуре, не забывайте о том, что в этой сфере производства контрафактная продукция, к сожалению еще не исчезла с прилавков. Заложив неизвестно что в фундамент зимой, вы рискуете переделывать всю работу летом, тем более что цена на настоящие, качественные составы вполне доступная.

Утепление фундамента зимой.

Добавить в избранное Версия для печати

Поделитесь:

Статьи по теме

Все материалы по теме

неорганическая химия — Всегда ли замораживание раствора водой приводит к тому, что вода отделяется и образует ледяную решетку?

Спросил 9 лет, 2 месяца назад

Изменено 2 месяца назад

Просмотрено 5к раз

$\begingroup$

Мне любопытно, я пытался изучить эффект замораживания раствора с водой, даже если раствор полностью смешивается. Я наткнулся на что-то, в котором это подробно описывалось в отношении соленой воды, и в основном говорилось, что когда она становится достаточно низкой, чтобы замерзнуть, вода образует контрольную решетку, в основном выталкивая соли, поэтому сам лед представляет собой чистую воду и менее плотный (значительно менее плотный, потому что раствор соли позволял увеличивать плотность вплоть до пониженной температуры замерзания).

Мне любопытно, является ли это общим фактом поведения любого раствора с водой независимо от смешиваемости? Существуют ли водные растворы, которые разрушают решетку, но при этом допускают замерзание, или блокирование образования этой решетки полностью блокирует замерзание раствора, несмотря ни на что? Существуют ли водные растворы, которые замерзают даже с решеткой, не отделяя неводные соединения?

Примечание: я понимаю, что аморфный лед можно создать с помощью волшебства, но мой вопрос больше касается типичного поведения на Земле.

• неорганическая химия
• вода
• растворы

$\endgroup$

4

$\begingroup$

Очистка, происходящая при замораживании водного раствора, называется фракционной заморозкой и основана на идее, что примеси растворителя (а это может быть любой растворитель, а не только вода) имеют значительно меньшую растворимость в твердой фазе растворителя относительно жидкой фазы. Здесь можно найти несколько методов фракционного замораживания в целях очистки. По мере образования твердого вещества примеси вытесняются в жидкость, которая еще не затвердела. Затем очищенные кристаллы можно удалить физическими методами (например, фильтрацией). В случае воды, где лед менее плотный, чем жидкая фаза, очищенные кристаллы всплывают на поверхность насыщенной примесями жидкости. Вероятно, поэтому некоторые люди наблюдали слой примесей глубоко внутри глыбы льда. Как упоминалось выше, процесс не ограничивается только водой, а кристаллизация замораживанием используется для устранения чистоты кремниевых пластин и уже много лет известна как способ получения крепких напитков. Это последнее использование частичного замораживания близко к вопросу OP, который касается смешивающихся веществ (в данном случае этанола и воды). Несмотря на их смешиваемость, этанол и воду можно разделить фракционным замораживанием так же, как их можно разделить фракционной перегонкой. Некоторые вещества нельзя полностью разделить перегонкой, и эти вещества называются азеотропами. Вода и этанол образуют азеотропную смесь приблизительно 95% воды. (Таким образом, самогон, который вы думали сделать, используя приведенную выше ссылку, будет ограничен крепостью 190.) Что мне кажется интересным, так это следующая цифра,

, которая показывает точку замерзания смесей вода/этанол в зависимости от содержания этанола. . В точке около 95% наблюдается значительное падение температуры замерзания. В этот момент, называемый точкой эвтектики, раствор ведет себя так, как будто он представляет собой один компонент (во многом как азеотроп), и вряд ли его можно будет разделить с помощью «простых» средств фракционного замораживания. Примечание. Я использую термин «простой», потому что азеотропы можно разделить с помощью специальных методов дистилляции.

Итак, в заключение: фракционное замораживание будет работать с любым водным раствором, независимо от смешиваемости компонентов, если соотношение компонентов не близко к эвтектической точке. Нам не нужно ограничиваться водными растворами, так как многие виды могут быть очищены таким образом. Механизм очистки зависит не столько от кристаллической решетки, сколько от относительной растворимости растворенного вещества в твердой и жидкой фазах растворителя. Наконец, многие водные растворы замерзают даже с примесями. Этот и другие типы разделения работают на равновесных процессах, и для «полного» удаления примесей необходимо несколько итераций. (или, правильнее, удалить примеси до уровня, приемлемого для вашего применения.)

$\endgroup$

4

$\begingroup$

Ситуация, которую вы описываете, известна как эвтектическая система. Находится ли система в точке эвтектики, зависит как от материалов, составляющих раствор, так и от относительных количеств каждого из них. Растворы $\bf{A}$ и $\bf{B}$, не имеющие эвтектического состава, будут вымораживать один компонент до тех пор, пока не будет достигнут эвтектический состав. В то время как эвтектическая система затвердевает одновременно с обоими компонентами, многие системы замерзают в твердом состоянии $\bf{A}$ и в твердом состоянии $\bf{B}$ (оба взаимно диспергированы), а не в твердом состоянии $\bf{AB}$, хотя некоторые системы затвердевают как смешанные (металлические сплавы, например).

Вода и хлорид натрия образуют эвтектику при содержании около 23% $\ce{NaCl}$ по весу. Вы можете увидеть фазовую диаграмму для воды и $\ce{NaCl}$ на этой странице Университета Калгари. Обратите внимание, что эвтектика может состоять более чем из двух компонентов, как указано на странице Университета Калгари. Типичная фазовая диаграмма раствора $\ce{NaCl/h3O}$ показана ниже:

Примечание: Эвтектический состав составляет около 27% $\ce{NaCl}$ (по $w/v$) растворяется в воде (имейте в виду, что насыщенный раствор $\ce{NaCl}$ составляет около 30% при комнатной температуре).

$\endgroup$

5

$\begingroup$

Некоторые растворенные вещества, особенно под давлением, фактически включаются в структуру водяного льда с образованием клатратных гидратов . Из них наиболее известен гидрат метана, встречающийся в природе в океанах, где организмы вырабатывают метан под достаточным давлением для создания клатратной фазы. Эти иллюстрации из источника, указанного выше, показывают условия глубины и температуры океана, при которых образуются гидраты клатрата метана, и получающуюся в результате клатратную структуру.

В клатратной фазе молекулы воды упакованы иначе, чем чистый водяной лед. В то время как обычная структура льда имеет много открытого пространства, еще больше места требуется для включения метана или других небольших молекул газа, и поэтому молекулы воды упакованы менее плотно, чтобы оставить отверстия для инородного материала.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Что происходит с растворенным веществом при замерзании раствора?

Задавать вопрос

Спросил 5 лет, 7 месяцев назад

Изменено 5 лет, 7 месяцев назад

Просмотрено 5к раз

$\begingroup$

Я столкнулся с ситуацией, когда в моем учебнике по химии приведена фазовая диаграмма чистого растворителя и раствора с тем же растворителем. Я рассматриваю 2 разных, скажем, стакана, один из которых содержит некоторое количество чистого растворителя, а другой содержит раствор образован нелетучим растворенным веществом и таким же количеством растворителя. При этом автор показал, что часть графика, соответствующая твердому растворителю и твердой форме раствора, идентична. Для меня естественно думать, что твердое вещество, полученное при замораживании раствора, будет отличаться от твердого вещества, полученного при замораживании чистого растворителя. Поэтому у них не должно быть одинаковых графиков. Верен ли мой аргумент? Или это так: когда раствор замерзает, поскольку молекулы растворителя собираются вместе для образования твердого вещества, у нас просто нет молекул растворителя для сольватации нашего растворенного вещества, и твердое тело больше похоже на замороженный чистый* растворитель с частицы растворенного вещества, захваченные в нем?

• растворы

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Если вы заморозите раствор обычным способом, используя что-то похожее на домашний морозильник, по мере замерзания большей части растворителя будет образовываться все более и более концентрированный раствор. Растворенное вещество будет находиться в небольшом количестве раствора, который не замерз, поскольку растворенное вещество допускает понижение температуры замерзания. Итак, если вы поместите оба стакана в морозильную камеру, в одном стакане будет полностью замороженный блок растворителя, а в другом — замороженный блок растворителя с некоторым объемом высококонцентрированного раствора.