Хлористый кальций и с чем его "едят"
Кальций хлористый
Хлорид кальция – это кальциевая соль соляной кислоты. Химическая формула CaCl2. Является побочным продуктом при производстве соды. Находит применение в различных областях, в том числе медицине, пищевой промышленности, химии, добыче нефти, металлургии и прочее. Очень активно применяется в строительстве и коммунальном хозяйстве (как антигололедный реагент).
В строительстве хлорид кальция в массовом порядке используется как добавка в бетоны. Это один из самых мощных ускорителей схватывания и твердения бетона, что, в том числе, позволяет эффективно использовать хлорид кальция при зимнем бетонировании как противоморозную добавку.
Имеет целый ряд положительных свойств, что в комплексе и предопределяет массовость использования хлорида кальция в нашей стране и за рубежом.
Хлористый кальций как ускоритель схватывания и твердения цемента используется строителями и производителями стройматериалов круглый год.
Среди производителей штучных бетонных изделий, блоков из ячеистых и легких бетонов популярен тем, что ускоряется процесс оборота готовых форм, и увеличивается объем выпуска продукции. При этом процесс работы на производстве не требует жестких рамок температуры окружающей среды в цехах. Отформованные изделия наберут свою минимально необходимую прочность даже при отрицательных температурах.
Строители также активно используют хлорид кальция. Применяя эту добавку при заливке бетона, есть возможность сократить сроки проведения данных работ в летнее время и осуществить качественное бетонирование в зимних условиях.
Хлорид кальция как ускоритель
Хлорид кальция существенно подстегивает процесс гидратации основных минеральных компонентов бетона.
Использование этой добавки актуально и летом, и зимой
В зависимости от температуры окружающей среды возможно испарение воды до 40% из объема бетона. Поэтому летом бетон без добавок-ускорителей существенно теряет в своем качестве. Оставшегося количества воды не хватает для полной гидратации цемента: часть цемента сработает вхолостую, и выключится из работы по твердению. При этом испаряющаяся из толщи бетона вода мигрирует к поверхности, образуя направленные сквозные поры. Если такой раствор заливается на улице, то через несколько зимних периодов своей эксплуатации бетон может полностью разрушиться (за счет процесса замораживания/оттаивания воды в порах). Поэтому для процесса твердения важен начальный период (первые несколько суток), и, если его правильно отработать, вы получите качественные бетонные изделия, которые без проблем будете эксплуатировать долгие годы.
Вывод: ускоритель схватывания помогает выстроить качественный цементный каркас в первые дни застывания раствора.
Стоит отметить, что хлористый кальций является сильно гигроскопичным веществом*, что дает возможность поддерживать высокую внутреннюю влажность в бетоне, и не допускает его очень быстрого обезвоживания в жару.
Введение в бетон добавки хлорида кальция в количестве 1 – 2% от массы цемента позволяет ускорить начальный процесс набора прочности до 2-х раз. Более точные данные по влиянию хлорида кальция на прочность бетона приведены в таблице 1 (данные испытаний НИИЖБ г.Москвы).
*Гигроскопичность – способность накапливать, и удерживать в себе влагу.
Таблица 1 Влияние хлористого кальция на прочность бетона
Возраст бетона, суток |
Относительная прочность бетона с добавкой хлористого кальция в % от марочной прочности бетона без добавок (28 суток), на цементах марки М-400 |
|||||||
На портландцементе |
На шлакопортладц- и пуццолановом портландцементе |
|||||||
Без добавок |
С добавкой хлористого кальция, % |
Без добавок |
С добавкой хлористого кальция, % |
|||||
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|||
1 |
15 |
20 |
23 |
27 |
8 |
15 |
17 |
20 |
2 |
27 |
40 |
45 |
50 |
18 |
24 |
30 |
37 |
3 |
40 |
50 |
55 |
60 |
25 |
30 |
40 |
45 |
5 |
55 |
65 |
70 |
80 |
40 |
50 |
55 |
60 |
7 |
70 |
77 |
85 |
90 |
50 |
55 |
60 |
70 |
14 |
85 |
95 |
100 |
105 |
70 |
80 |
90 |
95 |
28 |
100 |
ПО |
115 |
115 |
100 |
110 |
120 |
120 |
Из таблицы видно, что особенно приятные цифры получаются с использованием шлакопортландцементов.
Стоит отметить, что шлакопортландцементы застывают дольше портландцементов, но в дальнейшем они все равно набирают нужную итоговую прочность. При этом шлакопортландцементы гораздо дешевле обычных портландцементов.
Бетоны с добавкой хлорида кальция через 28 суток добирают к своей марочной прочности до 20%. То есть, чтобы получить изделие с заданной марочной прочностью, можно сэкономить на цементе, добавив его меньше на те же 20%.
Хлорид кальция как противоморозная добавка
Гидратация цемента возможна только в присутствии воды. Скорость этого химического процесса напрямую зависит от температуры воды – чем выше температура, тем быстрее протекает процесс гидратации.
Таблица 2 Время схватывания портландцемента марки М-400 в зависимости от температуры окружающей среды
Периоды |
Температура окружающей среды |
|||
+30оС |
+15оС |
+5оС |
0оС |
|
Начало схватывания, через чч:мин |
1:45 |
3:00 |
4:45 |
8:00 |
Конец схватывания, через чч:мин |
2:45 |
6:10 |
14:40 |
25:35 |
Период схватывания, чч:мин |
1:00 |
3:10 |
9:55 |
17:30 |
Из таблицы видно, что даже при температуре +5оС общее время схватывания (период) в 3 раза больше чем при +15оС, не говоря уже о 0оС, где этот показатель выше почти в 6 раз. И это только схватывание, твердеет цемент при низких температурах очень долго. При минусовых температурах, вода в бетоне через какое-то время просто замерзнет, и никакого схватывания и твердения вообще не произойдет. При этом если бетон не успеет набрать своей минимальной, так называемой, критической прочности*, то вода в бетоне его просто разорвет на отдельные друг от друга куски, и говорить о какой-либо монолитности изделия уже не придется.
*Критическая прочность бетона – не менее 50% от закладываемой марочной прочности.
Один из возможных вариантов зимнего бетонирования – применение противоморозных добавок. Хлористый кальций является одной из самых эффективных противоморозных добавок с очень низким расходом по массе цемента, и работает до -30оС.
Как противоморозная добавка хлорид кальция обладает двойным эффектом: кроме того что он ускоряет процесс начального схватывания и твердения, он работает как антифриз – понижает точку замерзания раствора с водой. А пока вода в бетоне находится в жидкой фазе, процесс гидратации продолжается.
Таблица 3 Дозировка хлористого кальция в процентах от массы цемента, в зависимости от температуры окружающей среды
Температура окружающей среды, оС |
Кол-во хлорида кальция в % от массы сухого цемента |
0 … -5 |
1,5 – 2 |
-5 … -10 |
2 – 3,5 |
-10 … -15 |
3,5 – 5 |
-15 … -20 |
5 – 6,5 |
-20 … -25 |
6,5 — 8 |
Дополнительно к достоинствам хлорида кальция как ускорителя схватывания и противоморозной добавки следует отнести следующие моменты:
- Относительно невысокая стоимость хлорида кальция в пересчете на 1 тонну используемого цемента.
- Хорошая растворимость в воде, в том числе и в холодной. Предельная растворимость хлористого кальция в зависимости от температуры воды:
- +5оС – 590 г/л
- +20оС – 740 г/л
- +40оС – 1250 г/л
- Хлорид кальция обеспечивает дополнительный самопрогрев бетона в начальный период, за счет более мощной химической гидратации цемента с водой.
- Обладает способностью пластифицировать бетонные смеси. При добавке 2% от массы цемента позволяет снизить расход воды на 10-15% и, соответственно, в дальнейшем улучшить эксплуатационные характеристики бетонных изделий (прочность, водопроницаемость, морозостойкость). Увеличивается поверхностная прочность готовых бетонных изделий, и улучшается их внешний вид.
- Совместим практически с любыми другими химическими добавками в составе различных комплексов для бетона.
- Хлорид кальция малочувствителен к минералогическому составу используемого цемента. Поэтому при возможном переходе в процессе работы на другой цемент, дозировка хлорида кальция и методология работы с ним остается неизменной.
- Позволяет взбодрить лежалые цементы и выжать максимум из их вяжущих свойств. Эффективно работает со шлакопортландцементом, и дает возможность использовать его в поточной технологии взамен портландцемента.
- Хлористый кальций безвреден для человека. Не горюч, не токсичен, не взрывоопасен.
Недостатки хлорида кальция
- Повышенная концентрация хлорида кальция (более 2% от массы цемента) может вызвать коррозию стальной арматуры при доступе к ней влаги и кислорода через толщу бетона. Данный фактор можно компенсировать следующим образом:
- вводить в состав бетона ингибиторы коррозии (например, нитрит натрия или кальция);
- использовать гидрофобизаторы;
- тщательно уплотнять сам бетон, не допуская в нем пустот;
- покрывать арматуру слоем бетона не менее двух сантиметров.
Соответственно, при изготовлении неармированных изделий и неответственных бетонных массивов повышенной концентрацией хлористого кальция можно пренебречь.
- При дозировке хлористого кальция > 3% усиливается усадка бетона. Ее величина довольно невелика – больше в 1,2 – 1,3 раза по сравнению с бетоном без добавки.
Хлорид кальция как антигололедный реагент
Хлористый кальций как антигололедный реагент можно охарактеризовать следующими основными показателями:
- высокая плавящая способность льда,
- низкий расход на 1 м² обрабатываемой поверхности
- высокая эффективность при низких температурах окружающей среды.
Основной недостаток – ограниченное время действия по времени (не более трех часов).
Администрацией города Москвы разрешено использование хлористого кальция на дорогах города.
Таблица 4 Расход хлорида кальция в зависимости от температуры и характера обрабатываемой поверхности
|
Температура воздуха, оС |
|||||
0 … -2 |
-2 … -4 |
-4 … -5 |
-6 … -10 |
-10 … -15 |
-15 … -20 |
|
Предотвращение гололеда |
20 |
25 |
30 |
40 |
60 |
90 |
Удаление льда 1 – 5 мм |
40 |
40 |
50 |
70 |
100 |
150 |
Удаление льда 5 – 10 мм |
60 |
60 |
80 |
100 |
130 |
180 |
При температурах ниже -20оС и толщине льда более 10 мм обработку рекомендуется повторить |
Купить:
хлорид кальция Unipell (ускоритель схватывания цемента)
хлорид кальция Кирово-Чепецк (ускоритель схватывания цемента)
хлорид кальция Icemelt (противогололедный реагент)