Роль хлорида кальция в бетоне

Хлорид кальция используется в качестве ускорителя процесса гидратации цемента, что приводит к быстрому схватыванию бетона и получению бетона высокой начальной прочности. Максимально допустимый предел добавления хлорида кальция составляет 2% в виде хлопьев.

Методы добавления хлористого кальция

Хлорид кальция выпускается в виде гранул или других гранул, хлопьев или в виде раствора. Обычная форма хлопьев содержит минимум 77% хлорида кальция, а гранулы и другие гранулированные формы – минимум 94%. Поскольку все формы хлористого кальция растворимы в воде, рекомендуется использовать его в виде раствора.

Доступный на рынке порошкообразный хлористый кальций для бетона
Доступный на рынке хлористый кальций в форме гранул для бетона

Необходимо следить за тем, чтобы раствор не вступал в непосредственный контакт с цементом, так как это приводит к быстрому схватыванию цемента. Поэтому его рекомендуется разводить в воде и смешивать с заполнителем.

Влияние хлорида кальция на свойства бетона

1. Влияние на физические свойства

1. Время схватывания

Поскольку хлорид кальция используется в основном в качестве ускорителя в бетоне, он значительно сокращает начальное и конечное время схватывания бетона. Он используется в основном при низких температурах, так как позволяет ускорить отделку и более раннее использование плит. Однако в жаркую погоду использовать этот ускоритель не рекомендуется, так как он очень быстро схватывается, что затрудняет укладку и отделку бетона.

Стандарты CSA A266.2-1973 и ASTM C494-1971 требуют, чтобы при использовании хлористого кальция начальное время схватывания наступало как минимум на 1 час раньше (но не более чем на 3 часа [CSA] или 3½ часа [ASTM]) по отношению к контрольному бетону.

2. Водоцементное соотношение

Хлорид кальция существенно не снижает количество воды, необходимое для получения заданной просадки, и ожидается, что этот фактор не будет играть доминирующую роль в укреплении бетона. Поскольку он является ускорителем, он может вызывать раннее повышение жесткости и, таким образом, уменьшать кровотечение.

3. Увлечение воздуха

Использование хлорида кальция в бетоне не вызывает захвата воздуха, однако при использовании с воздухововлекающими добавками он способствует увеличению содержания воздуха при меньшем количестве воздухововлекающей добавки.

4. Замораживание и оттаивание

Бетон, содержащий хлорид кальция, быстро твердеет и рано приобретает устойчивость к повреждениям при замораживании и оттаивании. Это может быть важно при зимнем бетонировании, когда материал может быть подвергнут раннему нанесению противообледенительных солей. В более позднем возрасте зрелый бетон, содержащий хлорид кальция, может быть менее устойчив к морозному воздействию.

5. Сухая усадка

Известно, что хлорид кальция увеличивает сухую усадку, величина которой зависит от количества добавленного хлорида кальция, типа цемента, периода твердения и условий окружающей среды.

6. Эффлоресценция

Из-за использования хлорида кальция в бетоне на поверхности затвердевшего бетона в некоторых случаях образуется беловатый налет. Однако при нормальных условиях воздействия он притягивает воду и не вызывает эффлоресценции, как это делают другие соли. Этот беловатый налет не растворяется в воде, поэтому для его удаления используется разбавленная соляная кислота.

2. Влияние на Химические свойства

1. Сульфатная атака

Хлорид кальция оказывает разрушающее воздействие на бетон, когда он подвергается воздействию растворов сульфатов. Сульфаты реагируют с ионами кальция и алюминия в цементной пасте, образуя сульфат кальция и гидраты сульфоалюмината кальция, что приводит к разрушению бетона. Если присутствует хлорид кальция, есть доказательства того, что устойчивость к сульфатному воздействию снижается.

2. Теплота гидратации

В присутствии хлорида кальция теплота гидратации увеличивается, и процесс гидратации протекает быстрее, особенно в первые 10-12 часов. Общее количество гидратации изменяется незначительно, но ее раннее развитие может быть полезным при зимнем бетонировании.

3. Щелочно-агрегатная реакция

При использовании высокощелочного цемента с некоторыми видами заполнителей происходит ухудшение качества бетона из-за набухания заполнителя. Известно, что хлорид кальция в бетоне усугубляет щелочно-агрегатную реакцию. Если в таких ситуациях необходимо использовать хлорид кальция, то расширение можно контролировать путем использования цемента с низким содержанием щелочи, пуццолана или нереактивного заполнителя.

4. Коррозия арматурной стали

В бетоне, содержащем хлорид кальция, стабильная пленка, защищающая сталь от воздействия внешней среды, не может поддерживаться с той же эффективностью, и возникает возможность коррозии.

Хлорид кальция запрещен для предварительно напряженного бетона, так как скорость коррозии выше из-за большой площади поверхности проволоки и больших перепадов напряжения. Хлорид кальция не рекомендуется использовать для бетонирования с паровым твердением.

3. Влияние на механическое поведение

1. Прочность на сжатие

Поскольку хлорид кальция используется в бетоне в качестве ускорителя, он увеличивает скорость твердения бетона. ASTM C-494 требует увеличения прочности по крайней мере на 125 процентов по сравнению с контрольным бетоном в 3 дня, но в 6 месяцев или один год это требование составляет только 90 процентов от контрольного образца.

По сравнению с обычным бетоном и бетоном с хлористым кальцием прирост прочности в первые три дня может составлять от 30 до 100 процентов. Количество хлористого кальция, превышающее принятые нормы, приводит к снижению прочности. При одинаковом количестве хлорида увеличение прочности больше у более богатых смесей.

Влияние хлористого кальция на процентное увеличение прочности особенно значительно при более низких температурах.

2. Прочность при изгибе

При добавлении хлорида кальция прочность на изгиб увеличивается не так сильно, как прочность на сжатие. Согласно стандарту ASTM C-494, прочность при изгибе в 3 дня должна составлять не менее 110% от контрольного образца. После более длительного периода твердения прочность на изгиб бетона, содержащего хлорид кальция, может быть даже ниже, чем у контрольного образца.

3. Усадка и ползучесть

Добавление хлорида кальция в бетон увеличивает усадку бетона, что в свою очередь увеличивает ползучесть бетона.

Преимущества использования хлорида кальция в бетоне

• Сульфатная атака на бетон – процесс и контроль сульфатной атаки.
• 15 видов добавок, используемых в бетоне.
• Виды усадки бетона и ее предотвращение.
• Влияние примесей в воде на прочность, долговечность и другие свойства бетона.
• Свойства и применение различных видов добавок в бетон.
• Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.
• Твердение высокоэффективного бетона – методы и продолжительность твердения.