Приготовление и применение противоморозных добавок
Общие сведения о противоморозных добавках.
Противоморозные добавки, как правило, представляют собой стабильные вещества, которые могут храниться как в твердом виде, так и в виде раствора неограниченно долго. Сказанное относится и к нитратам натрия, кальция и другим добавкам на их основе: специальная проверка после пятилетнего хранения подтвердила, что за это время в них не протекали никакие окислительно-восстановительные процессы независимо от того, находились ли указанные соли в твердом состоянии или в виде водных растворов.
При хранении веществ с повышенным давлением пара (карбамида и особенно аммиачной воды) должны быть предусмотрены меры по предотвращению их испарения и по технике безопасности.
Количество вводимых добавок и условия их поставки.
Имеется опыт применения в качестве противоморозной добавки жидкого аммиака, доставляемого в цистернах. Аммиак как противоморозная добавка привлекает своей очень низкой эвтектической точкой, которая при концентрации аммиака 33,23 % составляет — 100 °С, и доступностью. Однако его токсичность и сильное замедление им процессов схватывания и твердения цемента ограничивают масштабы и области его применения.
Сильное замедление процессов твердения наблюдается и при использовании в качестве противоморозных добавок многоатомных спиртов.
Жидкие добавки поставляют в цистернах и перекачивают в емкости для хранения, а перед употреблением разбавляют растворы до нужной концентрации.
Сочетания противоморозных добавок с добавками другого назначения, приготовление комплексных добавок. В противоморозные добавки вводят замедлители схватывания и твердения: тетраборат натрия или органические поверхностно-активные вещества из категории лигносульфонатов; их дозировку подбирают экспериментально, исходя из вида цемента и концентрации противоморозной добавки. Тетраборат натрия может храниться неограниченно долго.
Зимнее бетонирование с противоморозными добавками не исключает применения и других добавок из числа описанных ранее: газообразующих и воздухововлекающих, призванных повысить морозостойкость бетона, добавок, снижающих водопотребность, и суперпластификаторов. Дозировку воздухо- и газообразующих добавок подбирают экспериментально. Обычно она несколько выше, чем при их введении в бетон без противоморозных добавок. При выборе таких добавок нужно следить за тем, чтобы не происходила их быстрая коагуляция, и при необходимости вводить добавки раздельно.
При смешивании противоморозных добавок с воздухововле-кающими для повышения точности дозировки последних их вводят в виде растворов с концентрацией до 3 %.
Двойную соль поставляют заказчику в готовом виде в полиэтиленовых мешках. Эта соль — безводный негигроскопичный кристаллический продукт, вводимый в бетонную смесь с водой затворения. Поскольку процесс растворения НКМ экзотермичен, эту добавку можно готовить не только в виде концентрированного раствора с последующим разбавлением, но и в виде раствора нужной концентрации непосредственно перед применением, чтобы использовать тепловой эффект.
Остальные многокомпонентные добавки в готовом виде не выпускают, и строители вводят их раздельно либо сами составляют нужные смеси, пользуясь данными табл. 8.2. Технология приготовления таких смесей несложна: в двух отдельных емкостях готовят концентрированный раствор каждого компонента, затем их сливают либо в третью емкость (дозирование объемное, расчет по плотности), либо, если одна из индивидуальных добавок содержится в комплексной добавке в дозе, значительно меньшей, чем другая (например, лигносульфонаты, тетраборат натрия), то их вводят в емкость с концентрированным раствором основного компонента.
Для ускорения растворения противоморозных добавок можно пользоваться водой, подогретой до 40—80 °С, а карбамида — только до 40 °С. Растворы добавок допускается применять только после того, как они полностью растворятся в воде.
Емкости для перевозки и хранения хлоридов кальция и натрия должны быть защищены от коррозии лакокрасочными или битумными покрытиями; при перевозке и хранении ННХК и ННХКМ специальной защиты емкости от коррозии не требуется. Хранение и перевозка концентрированных растворов противоморозных добавок возможны без утепления емкостей. Минимальная температура хранения раствора определяется его концентрацией и эвтектической точкой. Другие добавки — как индивидуальные, так и комплексные — не требуют принятия подобных мер предосторожности. Однако при работе с ними необходимо позаботиться о защите от прямого попадания их на слизистые оболочки глаз и носоглотки,о работе в резиновых перчатках и обуви, о мытье рук, а для нитрита натрия и карбамида — также о предохранении складских помещений от пожара.
Области применения пониженных доз противоморозных добавок. Затруднения, связанные с очень короткими сроками схватывания цемента в присутствии больших количеств противоморозных добавок, заключающиеся в усложнении и удорожании технологии зимнего безобогревного бетонирования, привели в последние годы к развитию нового направления в применении таких добавок. Оно заключается в снижении дозировки добавок в 1,5—2 раза по сравнению с традиционно используемыми дозами.
На территориях, где в течение зимы устойчиво сохраняются низкие температуры, применение этого метода позволяет эксплуатировать в замороженном состоянии полы, подъездные пути, бетонные основания дорог, бетонные покрытия временных дорог и дорог низких категорий, а также некоторых других конструкций нулевого цикла с низким модулем поверхности через короткое время после их изготовления.
Известный метод раннего замораживания бетона без применения противоморозных добавок имеет ряд недостатков. Он приводит к 20—40 %-ному недобору прочности и к понижению морозостойкости бетона на 40—60% по сравнению с бетоном нормально-влажного твердения. Перечисленные недостатки удается практически полностью ликвидировать с помощью противоморозных добавок, вводимых в сочетании с методом раннего замораживания.
Кроме того, применение в подобных условиях противоморозных добавок уменьшает еще один недостаток традиционного метода раннего замораживания (без добавок)—вынужденное прекращение эксплуатации дорог и полов на период наступления временных оттепелей. Это объясняется тем, что рекомендованные противоморозные добавки сильно ускоряют твердение бетона раннего возраста и обеспечивают его упрочнение в последующем при температуре до —10 °С. В результате при прочих равных условиях бетону с такими добавками менее опасны оттепели, тем более что в этот период он интенсивно твердеет.
Техника безопасности. При транспортировании, хранении и работе с противоморозными добавками должны соблюдаться следующие требования безопасности.
Кристаллический нитрит натрия опасен в пожарном отношении, так как способен поддерживать огонь или вызывать воспламенение горючих веществ, в некоторых случаях даже при трении или ударе. Температура разложения соли равна 310 °С. Нитрит натрия может вызвать горение при взаимодействии с такими органическими материалами, как дерево, хлопок, солома. Смеси его с солями аммония или цианидами могут взрываться.
Совместное хранение кристаллического нитрита натрия с легковоспламеняющимися газами и жидкостями, органическими веществами, горючими материалами, веществами на спиртовой основе, радиоактивными веществами, а также едкими, коррозионно агрессивными и взрывчатыми веществами воспрещается. Для предотвращения пожаров на складе необходимо категорически запрещать курение и применение открытого огня, исключать возможность коротких замыканий и искрений в электрооборудовании. Склад должен быть обеспечен противопожарным водопроводом и противопожарными средствами.
Жидкий нитрит натрия представляет собой непожароопасное вещество. Мочевина является пожароопасным продуктом, имеет температуру вспышки 182 °С и должна храниться в отдельных складах с несгораемыми стенами не ниже 1-й степени огнестойкости. Средства тушения — химическая и воздушно-механическая пена, водяной пар, азот, углекислота.
Запрещается принимать пищу в помещениях, где хранятся добавки или приготовляются их водные растворы. Необходимо остерегаться попадания добавок, особенно НН, ННК и ННХК, в пищу и на кожу.
В отделениях приготовления растворов добавок и бетонной смеси необходимо предусматривать приточно-вытяжную вентиляцию, а при необходимости — местные отсосы.
Приточно-вытяжная вентиляция в отделениях приготовления растворов добавок при работе с НН, ННК, П, НК и НКМ должна обеспечивать 10—15-кратный воздухообмен. Лаборатории, устанавливающие концентрацию (плотность) растворов добавок, необходимо оборудовать вытяжными шкафами.
Перед допуском к работе рабочие должны пройти инструктаж по технике безопасности при работе с добавками. Их знания должны быть проверены.
К работе с добавками могут допускаться рабочие, прошедшие медицинское освидетельствование и обученные безопасным методам работы с химикатами, причем к работе с НН, ННК, П, НК и НКМ можно допускать только лиц не моложе 18 лет. Не следует допускать к работе по приготовлению растворов указанных добавок лиц с повреждением кожного покрова (ссадины, ожоги, царапины, раздражения), поражением век и глаз.
Рабочие, занятые приготовлением растворов добавок, должны работать в спецодежде из водоотталкивающей ткани, в очках, утепленных резиновых сапогах и перчатках.
Нитрит натрия и ННК ядовиты. Попадание их в организм человека (при приеме внутрь в виде кристаллов или растворов соли) влечет за собой тяжелые поражения (расширение кровеносных сосудов, образование в крови метгемоглобина), опасные для жизни.
Характерными признаками при отравлении являются слабость, тошнота, головокружение, ухудшение зрения, посинение кончиков пальцев рук и ног, а также кончика носа через 10—15 мин после попадания НН и ННК в организм. При отравлении пострадавшего следует немедленно эвакуировать в ближайший пункт медицинской помощи или вызвать скорую помощь. До прибытия медицинской помощи следует оказать первую помощь: положить пострадавшего в хорошо проветриваемое помещение и дать выпить 2—3 стакана чистой (без соды) воды, желательно комнатной температуры, но не более 25 °С. Если после этого не появится рвота, ее надо вызвать искусственно, нажимая двумя пальцами на корень языка; после освобождения желудка необходимо дать пострадавшему новую порцию воды и повторно вызвать рвоту.
При длительном воздействии нитрит натрия и ННК вызывают головную боль, слабость, быструю утомляемость, потерю аппетита, плохой сон, боли в конечностях, характерные воспалительные изменения кожи, кистей, стоп с пузырьковыми высыпаниями, трещинами и нагноениями. При попадании этих веществ на кожу человека необходимо тщательно смыть их водой.
С целью предотвращения случаев отравления склады для хранения кристаллического нитрита натрия нужно размещать в отдельно стоящих зданиях, а концентрированного жидкого нитрита натрия и ННК — на отгороженных площадках; вход в эти помещения или на территорию посторонним должен быть воспрещен. На емкостях, предназначенных для приготовления, хранения и переноски водных растворов нитрита натрия, ННК, ННХК и ННХКМ, а также для хранения и переноски кристаллического нитрита натрия, следует помещать предупредительные надписи. Приготовлять растворы нитрита натрия можно только в специально выделенных для этой цели помещениях, вход в эти помещения посторонним должен быть запрещен. Кристаллический нитрит натрия следует растворять в закрытых, механизированных установках с минимальным числом работающих, процесс загрузки соли необходимо максимально механизировать и герметизировать. Подача водных растворов нитрита натрия и ННК в расходные емкости и бетоносмесители должна производиться по трубопроводам, перенос растворов соли вручную на строительную площадку можно допускать в крайнем случае в наполненных не более чем на 3Д высоты в закрывающихся бачках. К работам с нитритом натрия и ННК, в том числе к погрузочно-разгрузочным и вспомогательным (обслуживание оборудования, помещений и т. п.), а также к работам по приготовлению, транспортированию и укладке бетонной смеси следует допускать только лиц, прошедших специальный инструктаж. Нельзя допускать слив растворов нитрита натрия, ННК, ННХК, ННКМ и ННХКМ в водоемы санитарно-бытового пользования.
Нитрит натрия и ННК в водных растворах с кислой средой (рН<7) разлагаются с выделением газообразных продуктов, в том числе отравляющих газов N0 и NO2. Предельно допустимая концентрация оксидов азота в пересчете на NCb в рабочей зоне составляет 5 мг/м3. К разложению нитрита натрия и ННК может привести смешивание водных его растворов с кислотами, а также с солями, имеющими кислую реакцию.
Безопасное проведение процесса приготовления раствора смеси технического лигносуль-фоната с NaNCb зависит от концентрации растворов обоих компонентов, порядка введения их в воду и температуры растворов. Опасное для здоровья людей количество газов выделяется при приготовлении водного раствора добавок в том случае, если растворы применяются в концентрированном виде, в горячем состоянии и если первым растворяемым компонентом является технический лигносульфонат, а не нитрит натрия.
Практически полностью исключается образование опасных газов при приготовлении растворов в том случае, если в емкость подается концентрированный раствор нитрита натрия, даже подогретый до 60— 70 °С; он перемешивается с водой барботированием воздуха, но без подогрева, а затем туда вводится концентрированный раствор лигносульфоната.
Добавка технического лигносульфоната + NaNО2 при любом способе приготовления становится безопасной для здоровья при подщелачивании водного раствора лигносульфоната едким натром до значения рН>8.
С целью безопасности следует предусмотреть индивидуальный трубопровод и насос для подачи растворов нитрита натрия (концентрированных и разбавленных), исключающие возможность даже случайного смешения растворов этих солей и растворов технического лигносульфоната. Емкости перед заполнением растворами нитрита натрия необходимо тщательно промывать водой, а если в них ранее хранились кислоты или другие продукты, имеющие кислую реакцию, то предварительно пропаривать.
Сказанное о приготовлении смесей с лигносульфонатом относится к ННК и ННХК.
Поташ относится к категории солей с сильно выраженными щелочными свойствами. Поэтому следует остерегаться попадания растворов поташа, особенно концентрированного, в глаза и на кожу.
Длительное воздействие частиц соли и попадание ее в организм вызывают сильное раздражение дыхательных путей, конъюнктивит, желудочно-кишечные заболевания, изъязвления слизистой оболочки носа. При появлении первых признаков указанных заболеваний необходимо обратиться к врачу. ХК, ХН и М не обладают токсичными свойствами. При попадании растворов этих добавок на кожу лица и рук необходимо тщательно промыть их водой.
Бетонная смесь с противоморозными добавками (приготовление, транспортирование и укладка). Бетонную смесь с противоморозными добавками, вводимыми с водой затворения, готовят на цементах проектной марки и соответствующих мелких и крупных заполнителях. Запрещается применять смерзшийся заполнитель; температура составляющих зависит от вида и дозировки добавки, условий транспортирования бетонной смеси и области ее применения. При укладке в стыки следует внести поправку на остывание бетонной смеси в зоне контакта конструкций. Если используются подогретые составляющие, то технология приготовления бетонной смеси не отличается от обычной (за исключением использования вместо воды водного раствора добавки).
При выполнении работ с холодными материалами предпочтителен следующий порядок приготовления бетонной смеси: сначала заполнитель вводят в раствор добавки рабочей концентрации и после их перемешивания в течение 1,5— 2 мин загружают цемент с последующим перемешиванием в течение 4—5 мин.
В случае коротких сроков схватывания цемента с противоморозной добавкой и небольших объемов бетонной смеси (например, для стыков) целесообразно применять раздельный способ приготовления: сухую смесь из цемента, песка и щебня доставляют на строительный участок и там готовят путем смешения с раствором добавки рабочей концентрации (перемешивание в течение 3— 3,5 мин).
Бетонную смесь с противо-морозной добавкой можно перевозить без утепления, но с обязательной защитой от атмосферных осадков и наледей. Доставленная к месту укладки бетонная смесь должна иметь заданную температуру и подвижность; при невозможности выполнения этих условий ее нужно утеплить. Контроль за температурой и подвижностью бетонной смеси, а также за продолжительностью ее перевозки выполняет лаборатория.
В зависимости от назначения, принятой технологии работ, концентрации и вида добавки температура бетонной смеси в момент ее укладки может изменяться в широких пределах. Однако ее минимальная температура должна быть не менее чем на 5 градусов выше температуры начала замерзания водного раствора добавки.
Укладку бетонной смеси с противоморозной добавкой следует вести непрерывно, а если это невозможно, то поверхность бетона нужно утеплять. При снегопадах и сильном ветре бетонирование производят в легких тепляках.
Выдерживание бетонной смеси и бетона с противоморозными добавками и уход за ними. При возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций во избежание потерь влаги, попадания осадков и образования высолов необходимо их открытую поверхность укрывать слоем гидроизоляционного материала сразу же по окончании бетонирования, а также обеспечить их утепление.
При распалубливании конструкций их прочность должна составлять: для предварительно напряженных конструкций — не менее 80 % проектной; для конструкций, сразу же подвергаемых циклическому замораживанию и оттаиванию,— не менее 70 % проектной.
Имеется опыт зимнего безобогревного бетонирования в вертикальной скользящей опалубке с введением в бетонную смесь противоморозных добавок — нитрита натрия и поташа и в горизонтальной скользящей опалубке с введением добавок НКМ и ННКМ. Эта технология в сочетании с применением противоморозных добавок позволяет механизировать работы и вести их непрерывно, что сокращает сроки строительства и снижает себестоимость стен в среднем на 20 %, а трудоемкость — на 1/3.
Бетонные смеси с добавками нитрита натрия и поташа можно использовать при возведении в вертикальной скользящей опалубке внутренних стен жесткости (ядер) в крупнопанельных многоэтажных зданиях, приставных и внутренних стен монолитных лифтовых и лестничных блоков в многоэтажных кирпичных и каркасных зданиях и наружных стен многоэтажных зданий.
Бетонные смеси с добавками НКМ и ННКМ применяются при возведении в горизонтальной скользящей опалубке монолитных стен линейных сооружений. Специфика этой технологии требует получения плотного бетона, что ограничивает В/Ц значением 0,5—0,55, а подвижность бетонной смеси (по осадке конуса) — значением 60—80 мм.
Заполнение опалубки бетонной смесью необходимо осуществлять постоянно, с хорошим уплотнением, каждый последующий слой следует укладывать до начала схватывания предыдущего. Первоначальное передвижение опалубки производят сразу же после ее заполнения бетонной смесью. При этом нижний слой бетона должен приобрести минимальную прочность 0,1—0,2 МПа для сохранения приданной ему формы. В дальнейшем передвижение опалубки осуществляют непрерывно со скоростью, определяемой сроками схватывания цемента и интенсивностью его твердения.
Оптимальная скорость передвижения опалубки в каждом конкретном случае определяется лабораторией. Для бетонирования в вертикальной скользящей опалубке с добавками нитрита натрия и поташа она составляет в среднем 0,06— 0,1 м/ч, в горизонтальных формах с добавками НКМ и ННКМ — 4—5 м/ч.
При временном прекращении работ следует предусмотреть меры по снижению сил сцепления бетона с поверхностью опалубки.