Mis on betooni antifriisi põhimõte?

Kui ümbritseva õhu temperatuur langeb umbes 0 kraadini, tuleb betoonkonstruktsioonide puhul rakendada spetsiaalseid tehnilisi meetmeid. See on ehitussektoris üldteada. Külmumiskahjustuste põhjuste kõrvaldamine ja vastavad ehitusmeetmed ei ole aga lihtne ülesanne. Järgnevalt esitatakse mõned seisukohad, mis põhinevad konkreetsel töökogemusel ja viidetel asjakohasele kirjandusele.

Betooni jaoks on palju talviseid ehitusmeetmeidterviklik soojuse säilitamise meetodkasutatakse laialdaselt Põhja-Hiinas. Allpool keskendume külmumiskahjustuste mehhanismile ja arutame sedasulatusmehhanismkõikehõlmav soojuse säilitamise meetod.

1. Betooni kriitiline tugevus

Talvises ehituses, kui betoon saavutab teatud tugevusläve, on konstruktsioon piisavalt moodustunud, et taluda külmatõkkekahjustusi. Seetõttu ei kahjusta betooni külmumine pärast selle künnise saavutamist. Seda tugevust nimetataksekriitiline külmakindluse tugevus. Kriitilise külmakindluse tugevuse kasutuselevõtt kujutab endast suurt läbimurret talvises betoonehituse teoorias ja on talviste ehitusmeetmete väljatöötamise põhialus. Talvise betoonehituse eesmärk on tagada betooni jõudminekriitiline külmakindluse tugevusnii kiiresti kui võimalik.

Arvukad katsed ja praktikad on näidanud, et betooni kriitiline külmakindluse tugevus on seotud erinevate teguritega, nagu tsemendi tüüp, vee ja tsemendi suhe ning jahutuskiirus. Lisaks erineb kriitiline külmakindluse tugevus tavalise betooni ja betooni antifriisiga segatud betooni puhul. Üldiselt on betooni antifriisiga segatud betoonil veidi madalam kriitiline külmakindlustugevus võrreldes tavalise betooniga. Seda seetõttu, et betooni antifriisi kasutamine vähendab veesisaldust, mille tulemuseks on rohkem hajutatud ja nõrgemad jääkristallid, mis vähendab külmakergete mõju.

2. Betooni antifriisi mehhanism

Betooni antifriis on valmistatud betooni külmakahjustuse mehhanismi põhjal, mis hõlmab teooriaid, mis on seotud kriitilise külmakindluse tugevuse, optimaalse jää moodustumise kiiruse ja jääkristallide morfoloogia muutumisega. Tavaliselt koosneb see neljast põhikomponendist. Iga komponendi funktsioonid on järgmised:

2.1 Varajase tugevuse komponent

Varajane tugevuskomponent on ehitusprotsessi edendamiseks hädavajalik. Tarbimise algfaasis on oluline vältida liigset vibratsiooni, mis võib plaati kahjustada. Selle komponendi peamine ülesanne on kiirendada betooni tardumist ja kõvenemist, võimaldades sellel jõudakriitiline külmakindluse tugevusniipea kui võimalik. Pärast kriitilise tugevuse saavutamist võib see kõvenemiskiirust veelgi kiirendada, ületades negatiivsete või madalate temperatuuride põhjustatud aeglase tugevuse kasvu.

2.2 Õhku kaasav komponent

See komponent lisab betooni mikronitasemel pisikesed õhumullid (kasulikud õhumullid). Selle funktsioonide hulka kuuluvad:

Betoonis olevate omavahel ühendatud pooride (kahjulikud poorid) lõikamine ja tihendamine, pragude levimise vähendamine külmatõusu ajal.

Sisestatud õhumullid toimivad "puhverruumidena", mis neelavad jääkristallide paisumisrõhu, vähendades seeläbi külmakahjustuste ohtu. 3,5% õhu sisestamine betooni võib neelata kuni 6,6% mahupaisumisest, suurendades seeläbi betooni külmakindlust ja pikaajalist vastupidavust.

2.3 Vett vähendav komponent

Veekogust vähendaval komponendil on järgmised funktsioonid:

Segamisvee koguse vähendamine, vähendades seeläbi vaba vee kogusisaldust, mis vähendab oluliselt külmuda võiva vee kogust (säilitades samas sobiva jääsisalduse). See aitab leevendada külmakergetest põhjustatud sisepingeid.

Tänu oma hajutavale toimele aitab vett vähendav komponent vabastada seotud vett ja kõrvaldab defektsed veemullid. See muudab suuremad jääkristallid peenemateks kristallideks, optimeerides tsemendi hüdratatsioonikeskkonda ja vähendades pakasest tingitud paisumisrõhku.

2.4 Antifriisi komponent

See komponent koosneb tavaliselt anorgaanilistest sooladest, mis alandavad külmumistemperatuuri. Mõjud on kokku võetud järgmiselt:
Kui lahusele lisatakse antifriisi komponent (nt NaNO₃ kontsentratsioonis 2%), langeb lahuse külmumistemperatuur umbes -1,5 kraadini. Kui temperatuur veelgi langeb, hakkab vaba vesi jäätunud poole lähedal jäätuma, põhjustades anorgaaniliste soolade sadestumist. Ülejäänud vabas vees soolade kontsentratsioon suureneb (alandab külmumispunkti veelgi). See protsess jätkub, kui temperatuur langeb (nt kuni -5 kraadini) ja rohkem vaba vett külmub. See pidev protsess kestab kuni naatriumnitraadi minimaalse eutektilise punkti saavutamiseni, mil kogu poorides olev vaba vesi külmub.
Seetõttu on külmumisvastase komponendi esmane ülesanne tagada, et betooni sees oleks alati vedelas faasis vett (ülejahutatud vett), mis võimaldab tsemendi hüdratatsioonil jätkuda ka külmumistingimustes.

Mehhanism,betooni antifriison keeruline ja mitmetahuline. Maailmas pole ühtki universaalset antifriisi komponenti. "Antifriis" on lihtsalt lõplik efekt, mis saavutatakse varajase tugevuse, õhu kaasahaaramise, vee vähendamise ja antifriisi komponentide kombineeritud toimega. Lisaks on betooni antifriisi efektiivsus tihedalt seotud konkreetsete ehitustingimustega. Talvine betoonehitus on tüüpiline süsteemiprojekt, mis nõuab erinevate tegurite igakülgset arvessevõtmist.