Каков принцип действия антифриза для бетона?

Когда температура окружающей среды падает примерно до 0 градусов, для бетонной конструкции необходимо принять специальные технические меры. Это общеизвестное явление в строительной отрасли. Однако устранение причин ущерба от замерзания и соответствующие строительные меры – непростая задача. Ниже представлены некоторые мнения, основанные на конкретном опыте работы и ссылках на соответствующую литературу.

Существует множество мероприятий по зимнему строительству бетона, при этомкомплексный метод сохранения теплашироко используется в Северном Китае. Ниже мы сосредоточимся на механизме повреждения от замораживания и обсудиммеханизм размораживанияметода комплексного сохранения тепла.

1. Критическая прочность бетона

При зимнем строительстве, когда бетон достигает определенного порога прочности, конструкция сформировалась достаточно, чтобы противостоять морозному пучению. Следовательно, бетон не будет поврежден при замерзании после достижения этого порога. Эта сила называетсякритическая прочность морозостойкости. Введение критической прочности морозостойкости представляет собой крупный прорыв в теории строительства зимних бетонов и является ключевой основой для разработки мероприятий по зимнему строительству. Целью строительства зимнего бетона является обеспечение того, чтобы бетон достигкритическая прочность морозостойкостикак можно быстрее.

Многочисленные эксперименты и практика показали, что критическая морозостойкость бетона зависит от различных факторов, таких как тип цемента, соотношение воды и цемента и скорость охлаждения. Кроме того, критическая морозостойкость различна для обычного бетона и бетона, смешанного с антифризом для бетона. Как правило, бетон, смешанный с антифризом для бетона, имеет несколько меньшую критическую морозостойкость по сравнению с простым бетоном. Это связано с тем, что использование антифриза для бетона снижает содержание воды, в результате чего кристаллы льда становятся более дисперсными и более слабыми, что снижает воздействие морозного пучения.

2. Механизм незамерзания бетона

Рецептура антифриза для бетона основана на механизме повреждения бетона морозом и включает в себя теории, связанные с критической прочностью морозостойкости, оптимальной скоростью образования льда и трансформацией морфологии кристаллов льда. Обычно он состоит из четырех основных компонентов. Функции каждого компонента следующие:

2.1 Компонент ранней силы

Ранний компонент прочности имеет важное значение для продвижения процесса строительства. На ранних этапах укладки важно избегать чрезмерной вибрации, которая может повредить плиту. Основная функция этого компонента – ускорить схватывание и затвердевание бетона, позволяя ему достичькритическая прочность морозостойкостикак можно скорее. После достижения критической прочности можно еще больше ускорить скорость закалки, преодолевая медленный рост прочности, вызванный отрицательными или низкими температурами.

2.2 Воздухововлекающий компонент

Этот компонент вводит в бетон крошечные пузырьки воздуха микронного размера (полезные пузырьки воздуха). В его функции входят:

Вырезание и герметизация взаимосвязанных пор внутри бетона (вредных пор), уменьшение распространения трещин при морозном пучении.

Введенные пузырьки воздуха действуют как «буферные» пространства, которые поглощают давление расширения кристаллов льда, снижая вероятность повреждения от замерзания. Введение в бетон 3,5% воздуха позволяет поглотить до 6,6% объемного расширения, тем самым повышая морозостойкость и долговечность бетона в долгосрочной перспективе.

2.3 Водоредуцирующий компонент

Водоредуцирующий компонент выполняет следующие функции:

Уменьшение количества воды затворения, тем самым уменьшая общее содержание свободной воды, что существенно снижает количество воды, которая может замерзнуть (при сохранении соответствующего содержания льда). Это помогает смягчить внутренние напряжения, вызванные морозным пучением.

Благодаря диспергирующему эффекту водоредуцирующий компонент помогает высвободить связанную воду и устранить дефектные пузырьки воды. Это преобразует более крупные кристаллы льда в более мелкие, оптимизируя среду гидратации цемента и снижая давление расширения, вызванное морозом.

2.4 Компонент антифриза

Этот компонент обычно состоит из неорганических солей, понижающих температуру замерзания. Эффекты суммируются следующим образом:
Когда к раствору добавляется антифризный компонент (например, NaNO₃ в концентрации 2%), температура замерзания раствора падает примерно до -1,5 градусов. По мере дальнейшего снижения температуры свободная вода вблизи пораженной морозом стороны начинает замерзать, вызывая осаждение неорганических солей. Концентрация солей в оставшейся свободной воде увеличивается (дальнейшее понижение температуры замерзания). Этот процесс продолжается по мере падения температуры (например, до -5 градусов) и замерзания большего количества свободной воды. Этот непрерывный процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута минимальная эвтектическая точка нитрата натрия, после чего вся свободная вода в порах замерзнет.
Таким образом, основная функция антифриза заключается в том, чтобы внутри бетона всегда оставалось некоторое количество воды в жидкой фазе (переохлажденная вода), что позволяет продолжать гидратацию цемента даже в условиях замерзания.

Механизмбетонный антифризявляется сложным и многогранным. В мире не существует единого, универсально применимого компонента антифриза. «Антифриз» — это просто конечный эффект, достигаемый совместным действием компонентов ранней крепости, воздухововлекания, снижения содержания воды и компонентов антифриза. Более того, эффективность антифриза для бетона тесно связана с конкретными условиями строительства. Строительство из зимнего бетона – типовой системный проект, требующий комплексного учета различных факторов.