Nguyên lý của chất chống đông bê tông là gì?

Khi nhiệt độ môi trường giảm xuống khoảng 0 độ , cần thực hiện các biện pháp kỹ thuật đặc biệt để thi công bê tông. Đây là kiến ​​thức phổ biến trong ngành xây dựng. Tuy nhiên, việc giải quyết nguyên nhân hư hỏng do đóng băng và các biện pháp thi công tương ứng không phải là việc đơn giản. Phần sau đây trình bày một số quan điểm dựa trên kinh nghiệm làm việc cụ thể và tham khảo các tài liệu liên quan.

Có nhiều biện pháp thi công bê tông vào mùa đông, vớiphương pháp giữ nhiệt toàn diệnđược sử dụng phổ biến ở miền Bắc Trung Quốc. Dưới đây, chúng tôi tập trung vào cơ chế hư hỏng do đóng băng và thảo luận vềcơ chế rã đôngcủa phương pháp giữ nhiệt toàn diện.

1. Cường độ tới hạn của bê tông

Trong xây dựng vào mùa đông, khi bê tông đạt đến ngưỡng cường độ nhất định, cấu trúc đã hình thành đủ để chống lại thiệt hại do sương giá. Vì vậy, bê tông sẽ không bị hư hỏng do đóng băng khi đạt đến ngưỡng này. Sức mạnh này được gọi làsức mạnh chống băng giá quan trọng. Việc giới thiệu cường độ kháng sương giá tới hạn thể hiện bước đột phá lớn trong lý thuyết xây dựng bê tông mùa đông và là cơ sở chính để xây dựng các biện pháp xây dựng mùa đông. Mục tiêu của việc thi công bê tông mùa đông là đảm bảo bê tông đạt đến độsức mạnh chống băng giá quan trọngcàng nhanh càng tốt.

Nhiều thí nghiệm và thực tiễn đã chỉ ra rằng cường độ chống băng giá tới hạn của bê tông có liên quan đến nhiều yếu tố khác nhau như loại xi măng, tỷ lệ nước-xi măng và tốc độ làm mát. Ngoài ra, cường độ chống băng giá tới hạn khác nhau giữa bê tông thường và bê tông trộn với bê tông chống đông. Nói chung, bê tông trộn với chất chống đông bê tông có cường độ chống sương giá tới hạn thấp hơn một chút so với bê tông thường. Điều này là do việc sử dụng chất chống đông bê tông làm giảm hàm lượng nước, dẫn đến các tinh thể băng phân tán nhiều hơn và yếu hơn, làm giảm tác động của sương giá.

2. Cơ chế chống đông của bê tông

Chất chống đông bê tông được bào chế dựa trên cơ chế phá hủy do sương giá của bê tông, kết hợp các lý thuyết liên quan đến cường độ kháng sương giá tới hạn, tốc độ hình thành băng tối ưu và sự biến đổi hình thái tinh thể băng. Nó thường bao gồm bốn thành phần chính. Chức năng của từng thành phần như sau:

2.1 Thành phần cường độ ban đầu

Thành phần cường độ ban đầu rất cần thiết để thúc đẩy quá trình xây dựng. Trong giai đoạn đầu lắp đặt, điều quan trọng là tránh rung động quá mức có thể làm hỏng tấm. Chức năng chính của thành phần này là đẩy nhanh quá trình đông kết và đông cứng của bê tông, cho phép nó đạt tới độ cứng thích hợp.sức mạnh chống băng giá quan trọngcàng sớm càng tốt. Sau khi đạt đến cường độ tới hạn, nó có thể đẩy nhanh hơn nữa tốc độ đông cứng, khắc phục sự tăng trưởng cường độ chậm do nhiệt độ âm hoặc thấp gây ra.

2.2 Thành phần cuốn khí

Thành phần này đưa các bọt khí nhỏ ở cấp độ micron (bong bóng khí có lợi) vào bê tông. Chức năng của nó bao gồm:

Cắt bỏ và bịt kín các lỗ rỗng liên kết với nhau trong bê tông (các lỗ chân lông có hại), làm giảm sự lan rộng của các vết nứt khi sương giá dâng cao.

Các bong bóng khí được đưa vào hoạt động như không gian "đệm" giúp hấp thụ áp suất giãn nở từ các tinh thể băng, làm giảm khả năng hư hỏng do sương giá. Đưa 3,5% không khí vào bê tông có thể hấp thụ tới 6,6% sự giãn nở thể tích, từ đó tăng cường khả năng chống băng giá và độ bền của bê tông về lâu dài.

2.3 Thành phần giảm nước

Bộ phận giảm nước có các chức năng sau:

Giảm lượng nước trộn, từ đó giảm tổng lượng nước tự do, về cơ bản làm giảm lượng nước có thể đóng băng (trong khi vẫn duy trì hàm lượng đá thích hợp). Điều này giúp giảm thiểu những căng thẳng bên trong do sương giá gây ra.

Thông qua tác dụng phân tán, thành phần giảm nước giúp giải phóng nước liên kết và loại bỏ các bọt nước bị lỗi. Điều này biến các tinh thể băng lớn hơn thành tinh thể mịn hơn, tối ưu hóa môi trường hydrat hóa xi măng và giảm áp suất giãn nở do sương giá gây ra.

2.4 Thành phần chống đông

Thành phần này thường bao gồm các muối vô cơ làm giảm điểm đóng băng. Các tác dụng được tóm tắt như sau:
Khi một thành phần chống đông (ví dụ: NaNO₃ ở nồng độ 2%) được thêm vào dung dịch, điểm đóng băng của dung dịch giảm xuống khoảng -1,5 độ. Khi nhiệt độ tiếp tục giảm, nước tự do gần phía bị ảnh hưởng bởi sương giá bắt đầu đóng băng, khiến các muối vô cơ kết tủa. Nồng độ muối trong nước tự do còn lại tăng lên (điểm đóng băng càng hạ thấp). Quá trình này tiếp tục khi nhiệt độ giảm xuống (ví dụ đến -5 độ ) và có nhiều nước tự do đóng băng hơn. Quá trình liên tục này sẽ tiếp tục cho đến khi đạt đến điểm eutectic tối thiểu của natri nitrat, tại thời điểm đó tất cả nước tự do trong lỗ rỗng sẽ đóng băng.
Do đó, chức năng chính của thành phần chống đông là đảm bảo luôn có một lượng nước pha lỏng (nước siêu lạnh) trong bê tông, cho phép quá trình hydrat hóa xi măng tiếp tục ngay cả trong điều kiện đóng băng.

Cơ chế củachất chống đông bê tônglà phức tạp và nhiều mặt. Không có thành phần chống đông nào được áp dụng rộng rãi và duy nhất trên thế giới. "Chất chống đông" đơn giản là hiệu quả cuối cùng đạt được nhờ hoạt động kết hợp của các thành phần cường độ sớm, cuốn khí, giảm nước và chất chống đông. Hơn nữa, hiệu quả của chất chống đông bê tông có liên quan chặt chẽ đến các điều kiện thi công cụ thể. Xây dựng bê tông mùa đông là một dự án hệ thống điển hình đòi hỏi phải xem xét toàn diện các yếu tố khác nhau.