Введение

Какое воздействие оказывают обычные противогололедные реагенты на бетонные поверхности? Хорошо известно, что противогололедные реагенты, содержащие нитрат аммония и/или сульфат аммония оказывают химическое воздействие на бетон. Однако такие противогололедные реагенты, как хлористый натрий (каменная соль), хлористый кальций, мочевина, хлористый калий, и их комбинации не оказывают химического воздействия на бетон.

Однако эти противогололедные реагенты понижают точку замерзания воды. Обычно это действие увеличивает количество циклов замерзания/оттаивания, которые проходит вода, что, в свою очередь, может увеличить возможность растрескивания бетона.

Каждый раз, когда вода замерзает в бетоне, она увеличивается в объеме на 9%. Возникающее в результате этого гидравлическое давление может превысить размеры прочности бетона, вызывая тем самым коррозию и/или растрескивание. Чем больше циклов замерзания/таяния воды в бетоне, тем больше вероятность повреждения бетона.

Независимая лаборатория, по контракту с компанией The Dow Chemical Company, провела испытания восьми наиболее распространенных в розничной продаже противогололедных реагентов: гранул хлористого кальция Peladow, чешуированный хлористый магний, каменную соль (хлористый натрий), Ice Fighting Plus хлористый калий, противогололедный реагент Safe step, противогололедный реагент Superior Sno-N-Ice Melter, и мочевины.

Основной химический состав каждого противогололедного реагента:

Peladow Premier противогололедный реагент – хлористый кальций

Чешуированный хлористый магний – хлористый магний

Каменная соль – хлористый натрий

Ice Fighter Plus противогололедный реагент - хлористый натрий

Хлористый калий – хлористый калий

Safe Step противогололедный реагент – смесь хлористого натрия и хлористого калия

Superior Sno-N-Ice Melter противогололедный реагент – хлористый натрий

Мочевина – мочевина

Методология испытаний

В лаборатории 70 кусочков цемента с размерами 30,48x7,62x7,62 см вдоль бортика высотой 1,91 см на каждом образце. Из этих 70 кусочков 66 были использованы при проведении испытаний, а оставшиеся 4 не были. Время воздействия на бетон составило 14 дней при температуре 24,4°С и относительной влажности 50%.

I. Материал, использованный для испытаний

• марка Portland cement – Marquette Cement Co., стандарт ASTM С-150,тип I
• марка Coarse Aggregate – Vanport Stone, стандарт ASTM С-33, # 67 (Департамент штата Пенсильвания по утвержденным ресурсам для дорог)
• Admixture MB-AE 10 – Master Builders Corporation (вещество, вовлекающее воздух)

II. Свойства бетона

• предел прочности при сжатии – (в среднем 28 дней) – 3764,8 гр/мм2
• просадка бетона – 12,7-19,05мм
• вовлечение воздуха – 5,2%
• удельный вес – 2,31 гр/см3

III. Оборудование, использованное для проведения испытаний по замораживанию/таянию

Камера с размерами 3,05*3,36*2,75 м, разделенная на две секции; в одной секции (холодная сторона) поддерживалась температура –17,7°С при помощи механического охлаждения и введения жидкого азота, в другой секции (теплая сторона) поддерживалась температура +21,1°С при помощи электрических нагревателей. Образцы были помещены на большую поддерживающую систему, которая механически передвигалась от холодной стороны к теплой при помощи роликовой системы.

IV. Процедура испытаний

Испытания проводились в соответствии со стандартом ASTM С-672-76, «Тест на сопротивление растрескиванию бетонных поверхностей при воздействии противогололедных химикатов», за исключением пункта 2.1 – время цикла замерзания/таяния. Время замерзания/таяния было изменено от 24 часов на цикл на 8 часов на цикл. Чтобы иметь уверенность, что температура опускалась ниже 0°С и поднималась выше 0°С, в центр двух контрольных образцов были помещены термоэлементы.

Каждый противогололедный химикат был разбавлен до концентрации 2% , 4%, 8% и 16% и затем помещен на глубину 12,7 мм на два образца бетона с размерами 30,48x7,62x7,62 см для каждой из четырех концентраций, всего 64 образца для испытаний. Два контрольных образца были покрыты только водопроводной водой, что в сумме дало 66 образцов.

Циклы для всех образцов начинались с холодной стороны камеры в течение 4 часов, за это время температура центра контрольных образцов достигла –3,8°С. Все растворы замерзли, кроме 16%-ных, которые приняли форму талого снега. Затем образцы передвинули к теплой стороне на 4 часа, после чего температура центра контрольных образцов достигла 7,2°С. Все растворы приняли жидкую форму (полностью растаяли). Это рассматривалось как один цикл.

Все 66 образцов были подвергнуты циклам с приращение 50, всего 500 циклов. После каждого 50-го цикла все образцы промывались чистой водой для устранения оставшихся частиц реагентов, чтобы удостовериться, что концентрация противогололедного реагента является постоянной на протяжении всего теста с 500 циклами. Образцы были также взвешены, и результаты записывались после каждого 50-го цикла перед добавлением свежего раствора противогололедных реагентов.

Испытание было прервано после 350 циклов замерзания/таяния на 24 дня согласно предварительному блокированию камеры испытаний. В течение этого времени все образцы находились в морозильной камере при температуре -22°С. Этот период прерывания теста вытекает из процедур, описанных в стандарте ASTM С-672, пункт 7.3.

V. Дополнительные тесты

Необработанный элемент, Vanport Stone, был проверен в соответствии со стандартом ASTM С-289, «Потенциальная химактивность элементов», (химический метод), и было установлено, что он потенциально не активен, в соответствии с приложением X.1.1.2.2. стандарта ASTM С-33. Был проведен также тест на затвердевшем бетоне «Микроскопическое определение вакуумного содержания и параметров вакуумной системы в затвердевшем бетоне», стандарт ASTM С-457.

Уровни растрескивания

После завершения 500 циклов замерзания/таяния поверхность каждого образца была проверена, и размеры растрескивания были выражены в цифрах по следующей системе:

0 = нет растрескивания

1 = незначительное растрескивание

2 = от незначительного до умеренного растрескивания

3 = умеренное растрескивание

4 = от умеренного до сильного

5 = сильное растрескивание

Классы были установлены по наблюдению и размерам растрескивания.

Небольшое растрескивание = от 1,59 мм до 4,76 мм в диаметре

Большое растрескивание = от 4,76 мм до 9,53мм в диаметре

Очень большое растрескивание = больше 9 ,53 мм в диаметре

Некоторые данные были представлены в процентном выражении из-за большого объема растрескивания.

Результаты испытаний

Поверхности всех образцов бетона были осмотрены на предмет наличия растрескивания и классифицированы, как показано выше. Для удобства цифры с символами «меньше чем» (<) расположили посередине между цифрами. Например, «<2» находилось бы где-то между 1 и 2, или 1.5. Общий средний класс для каждого противогололедного реагента представлен в Таблице 1, «Классы растрескивания после 500 циклов замерзания/таяния».

Результаты показали, что все образцы, обработанные 2% концентрациями, кроме каменной соли, показали наибольший уровень растрескивания. Образцы каменной соли при 4% концентрации показали немного большее растрескивание, чем 2% раствор.

Два контрольных образца, обрабатывавшиеся водопроводной водой после каждого 50 цикла, в конце испытаний получили уровень растрескивания, равный уровню для хлористого кальция и хлористого натрия при 2% концентрации.

Таблица 1 – Уровни растрескивания после 500 циклов

Заключение

Испытания показали, что большинство противогололедных реагентов не оказывают химического воздействия на бетон. Скорее растрескивание бетона относится к количеству циклов замерзания /таяния, через которые бетон проходит в течение зимних месяцев.

Испытания и опыт показывают, что бетон хорошего качества, с вовлечением воздуха, устойчив к растрескиванию. Вовлечение воздуха в высококачественный бетон создает миллиарды «пропускных клапанов» для бетона при воздействии низких температур.

Эти пропускные клапаны предотвращают наращивание давления в бетоне, когда влага замерзает и расширяется. Именно расширение замерзшей воды и последующее наращивание давления становятся причиной растрескивания бетона.

К Ваши услугам: Группа компаний «НОК-Сервис»

- Наш девиз "Мы умеем дружить" -

Тел. офиса г. Москва: 8 499 340 1 350, 8 495 971 7336, 8 495 979 5388, Моб. тел.: 8 916 532 3896, 8 901 543 7336, 8 901 519 5388, 8 901 545 1818

Web-Site (проект Народ.ру): Общая информация-kaluoleg.narod.ru, Антилёд-evroles-msk.narod.ru, Группа компаний "НОК-Сервис - http://www.nokservis.ru"

E-mail: Основной: gdmdelo@yandex.ru, Дополнительные: gdmdelo@gmail.com