Знакомство
Хлорид кальция (CaCl₂) — одна из самых широко используемых добавок для бетона, особенно в строительстве в холодную погоду. Он ускоряет затвердевание, предотвращает замерзание и усиливает раннее развитие силы. Однако неправильное использование может привести к конструктивным рискам, включая коррозию и проблемы с долговечностью.
Это подробное руководство рассматривает:
- Тем Химический механизм За ускорением эффекта хлорида кальция
- Оптимальная доза для различных температур и конструкций смесей
- Критические риски (коррозия, щелочно-кремнеземная реакция) и стратегии смягчения последствий
- Отраслевые стандарты (ASTM, JGJ/T) для безопасного применения
1. Как работает хлорид кальция: наука об ускорении
1.1 Реакция гидратации и влияние на температуру
Отверждение бетона зависит от гидратации частиц цемента (C₃S, C₂S). Хлорид кальция действует как катализатор , ускоряя этот процесс путём:
- Возрастающий Концентрация ионов в смеси способствует более быстрому растворению силикатов.
- Порождающий жара Экзотермические реакции имеют решающее значение в холодную погоду.
A Кривая времени-температура (Рис. 1) показывает, что при 2% CaCl₂ бетон достигает 50% прочности На 20–30% быстрее чем необработанные смеси.
Рис. 1: Развитие силы с CaCl₂ и без него
(Гипотетические данные: 2% CaCl₂ сокращает время установки на 40% при 5°C.)
1.2 Влияние на микроструктуру
Хотя CaCl₂ ускоряет раннюю прочность, чрезмерное использование (более 2% по весу цемента) может:
- Увеличивать пористость из-за быстрого потребления воды.
- Причина Трещины при усадке Если сушка происходит до полной гидратации.
2. Инженерные формулы: дозировка, совместимость и лучшие практики
2.1 Рекомендуемая доза для холодной погоды (от -10°C до 5°C)
Оптимальная доза CaCl₂ зависит от температуры окружающей среды:
| Температурный диапазон | CaCl₂ (% от веса цемента) | Ожидаемый прирост силы |
|---|---|---|
| 5°C до 10°C | 1–1.5% | 30–40% за 24 часа |
| -5°C до 5°C | 1.5–2% | 50–60% за 48 часов |
| Температура ниже -5°C | 2% + Антифризные агенты (например, нитриты) | Это предотвращает замерзание, но требует утепления. |
Заметка: Дозировки выше 2% Не рекомендуется из-за риска коррозии.
2.2 Синергия с ускорителями (нехлоридные против хлоридных)
Хлорид кальция часто комбинируется с:
- Триэтаноламин (TEA): Повышает раннюю прочность, не увеличивая риск коррозии.
- Нитрит кальция: Обеспечивает защиту от замерзания и подавляет ржавчину.
Избегайте смешивания с:
- Ускорители на основе сульфатов (например, тиоцианат натрия) → Может вызывать задержка образования этрингита (DEF) .
3. Критические риски и стратегии их снижения
3.1 Коррозия арматурной стали
Хлориды разрушают защитный оксидный слой арматуры, что приводит к Электрохимическая коррозия .
Методы профилактики:
- Арматура с эпоксидным покрытием или Арматура из нержавеющей стали .
- Катодная защита (жертвенные аноды или вдавленный ток).
- Ингибиторы коррозии (например, нитрит кальция в 10–15% по массе цемента).
3.2 Почему предварительно напряжённый бетон запрещает CaCl₂
Предварительно напряжённый бетон — это очень восприимчивый к коррозионному трещинину, вызванному хлоридным напряжением (SCC). ASTM A416 запрещает CaCl₂ в:
- Балки с постнатяжным натяжением
- Преднатяжные железнодорожные шпали
3.3 Риск щелочно-кремнеземной реакции (ASR)
CaCl₂ может усугублять ASR в реактивных агрегатах. Смягчение последствий включает:
- Использование Низкощелочный цемент (эквивалент <0,6% Na₂O).
- Добавление Поззоланы (летучая зола, шлак) для снижения проницаемости.
4. Соответствие отраслевым стандартам
4.1 ASTM D98 против JGJ/T 104: ключевые различия
| Параметр | ASTM D98 (США) | JGJ/T 104 ( China ) |
|---|---|---|
| Контент Max Chloride | 1% для железобетона | 0,1% для влажных условий |
| Метод тестирования | Потенциометрическое титрование | Объемный анализ |
| Запретный запрет | Абсолютный запрет | Индивидуальная оценка |
Практический совет: Для морских сред, EN 206 (ЕС) ограничивает хлориды до 0.4% для железобетона.
Заключение
Хлорид кальция остаётся Экономичный ускоритель для бетонирования в холодную погоду, но его риски требуют строгого соблюдения:
✔ Ограничения дозировки (1–2% по весу)
✔ Предотвращение коррозии (ингибиторы, покрытия)
✔ Совместимость материалов (избегайте сульфатов, преднапряжённых применений)
Для критически важных проектов рассмотрите Альтернативы без хлоридов (например, кальций формиат).