Ποια είναι η αρχή του αντιψυκτικού σκυροδέματος;

Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέσει σε περίπου 0 βαθμό , πρέπει να ληφθούν ειδικά τεχνικά μέτρα για την κατασκευή σκυροδέματος. Αυτή είναι κοινή γνώση στον κατασκευαστικό κλάδο. Ωστόσο, η αντιμετώπιση των αιτιών της ζημιάς λόγω παγώματος και των αντίστοιχων κατασκευαστικών μέτρων δεν είναι απλή υπόθεση. Στη συνέχεια παρουσιάζονται ορισμένες απόψεις που βασίζονται σε συγκεκριμένη εργασιακή εμπειρία και παραπομπές σε σχετική βιβλιογραφία.

Υπάρχουν πολλά χειμερινά κατασκευαστικά μέτρα για σκυρόδεμα, με τοολοκληρωμένη μέθοδος διατήρησης θερμότηταςχρησιμοποιείται συνήθως στη Βόρεια Κίνα. Παρακάτω, εστιάζουμε στον μηχανισμό ζημιάς από το πάγωμα και συζητάμε τομηχανισμός απόψυξηςτης ολοκληρωμένης μεθόδου διατήρησης θερμότητας.

1. Κρίσιμη Αντοχή Σκυροδέματος

Στη χειμερινή κατασκευή, όταν το σκυρόδεμα φτάσει σε ένα ορισμένο όριο αντοχής, η δομή έχει διαμορφωθεί αρκετά ώστε να αντιστέκεται στη ζημιά από τον παγετό. Επομένως, το σκυρόδεμα δεν θα καταστραφεί από την κατάψυξη μόλις επιτευχθεί αυτό το όριο. Αυτή η δύναμη ονομάζεταικρίσιμη αντοχή στον παγετό. Η εισαγωγή της κρίσιμης αντοχής στον παγετό αντιπροσωπεύει μια σημαντική ανακάλυψη στη θεωρία κατασκευής χειμερινού σκυροδέματος και αποτελεί βασική βάση για τη διαμόρφωση μέτρων χειμερινής κατασκευής. Ο στόχος της χειμερινής κατασκευής σκυροδέματος είναι να διασφαλίσει ότι το σκυρόδεμα φτάνει στοκρίσιμη αντοχή στον παγετόόσο το δυνατόν γρηγορότερα.

Πολυάριθμα πειράματα και πρακτικές έχουν δείξει ότι η κρίσιμη αντοχή στον παγετό του σκυροδέματος σχετίζεται με διάφορους παράγοντες όπως ο τύπος του τσιμέντου, η αναλογία νερού προς τσιμέντο και ο ρυθμός ψύξης. Επιπλέον, η κρίσιμη αντοχή στον παγετό διαφέρει μεταξύ απλού σκυροδέματος και σκυροδέματος αναμεμειγμένου με αντιψυκτικό σκυροδέματος. Γενικά, το σκυρόδεμα που αναμιγνύεται με αντιψυκτικό σκυροδέματος έχει ελαφρώς χαμηλότερη κρίσιμη αντοχή στον παγετό σε σύγκριση με το απλό σκυρόδεμα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η χρήση αντιψυκτικού σκυροδέματος μειώνει την περιεκτικότητα σε νερό, με αποτέλεσμα περισσότερους διασκορπισμένους και ασθενέστερους κρυστάλλους πάγου, γεγονός που μειώνει τις επιπτώσεις του παγετού.

2. Μηχανισμός Αντιψυκτικού Σκυροδέματος

Το αντιψυκτικό σκυροδέματος διαμορφώνεται με βάση τον μηχανισμό ζημιάς από παγετό του σκυροδέματος, ενσωματώνοντας θεωρίες που σχετίζονται με την κρίσιμη αντοχή στον παγετό, τον βέλτιστο ρυθμό σχηματισμού πάγου και τον μετασχηματισμό της μορφολογίας των κρυστάλλων πάγου. Συνήθως αποτελείται από τέσσερα κύρια στοιχεία. Οι λειτουργίες κάθε συστατικού είναι οι εξής:

2.1 Στοιχείο πρώιμης αντοχής

Το στοιχείο πρώιμης αντοχής είναι απαραίτητο για την προώθηση της διαδικασίας κατασκευής. Στα πρώτα στάδια της πήξης, είναι σημαντικό να αποφύγετε υπερβολικούς κραδασμούς που θα μπορούσαν να βλάψουν την πλάκα. Η κύρια λειτουργία αυτού του εξαρτήματος είναι να επιταχύνει την πήξη και τη σκλήρυνση του σκυροδέματος, επιτρέποντάς του να φτάσει στοκρίσιμη αντοχή στον παγετότο συντομότερο δυνατό. Αφού επιτευχθεί η κρίσιμη αντοχή, μπορεί να επιταχύνει περαιτέρω τον ρυθμό σκλήρυνσης, ξεπερνώντας την αργή ανάπτυξη αντοχής που προκαλείται από αρνητικές ή χαμηλές θερμοκρασίες.

2.2 Εξάρτημα που συμπαρασύρει τον αέρα

Αυτό το εξάρτημα εισάγει μικροσκοπικές φυσαλίδες αέρα σε επίπεδο μικρομέτρων (ευεργετικές φυσαλίδες αέρα) στο σκυρόδεμα. Οι λειτουργίες του περιλαμβάνουν:

Αποκοπή και σφράγιση των διασυνδεδεμένων πόρων μέσα στο σκυρόδεμα (επιβλαβείς πόροι), μειώνοντας τη διάδοση των ρωγμών κατά τη διάρκεια του παγετού.

Οι εισαγόμενες φυσαλίδες αέρα λειτουργούν ως χώροι "προστασίας" που απορροφούν την πίεση διαστολής από τους κρυστάλλους πάγου, μειώνοντας την πιθανότητα ζημιάς από τον παγετό. Η εισαγωγή 3,5% αέρα στο σκυρόδεμα μπορεί να απορροφήσει έως και 6,6% της διαστολής του όγκου, ενισχύοντας έτσι την αντοχή στον παγετό και την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος μακροπρόθεσμα.

2.3 Εξάρτημα μείωσης του νερού

Το συστατικό μείωσης νερού έχει τις ακόλουθες λειτουργίες:

Μειώνοντας την ποσότητα του νερού ανάμιξης, μειώνοντας έτσι τη συνολική περιεκτικότητα σε ελεύθερο νερό, η οποία μειώνει θεμελιωδώς την ποσότητα νερού που μπορεί να παγώσει (διατηρώντας παράλληλα την κατάλληλη περιεκτικότητα σε πάγο). Αυτό βοηθά στον μετριασμό των εσωτερικών πιέσεων που προκαλούνται από τον παγετό.

Μέσω της δράσης διασποράς του, το συστατικό που μειώνει το νερό βοηθά στην απελευθέρωση του δεσμευμένου νερού και εξαλείφει τις ελαττωματικές φυσαλίδες νερού. Αυτό μετατρέπει μεγαλύτερους κρυστάλλους πάγου σε λεπτότερους κρυστάλλους, βελτιστοποιώντας το περιβάλλον ενυδάτωσης του τσιμέντου και μειώνοντας την πίεση διαστολής που προκαλείται από τον παγετό.

2.4 Αντιψυκτικό εξάρτημα

Αυτό το συστατικό συνήθως αποτελείται από ανόργανα άλατα που μειώνουν το σημείο πήξης. Οι επιπτώσεις συνοψίζονται ως εξής:
Όταν ένα αντιψυκτικό συστατικό (π.χ. NaNO3 σε συγκέντρωση 2%) προστίθεται σε ένα διάλυμα, το σημείο πήξης του διαλύματος πέφτει σε περίπου -1,5 βαθμούς . Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται περαιτέρω, το ελεύθερο νερό κοντά στην πληγείσα από τον παγετό πλευρά αρχίζει να παγώνει, προκαλώντας την καθίζηση των ανόργανων αλάτων. Η συγκέντρωση των αλάτων στο υπόλοιπο ελεύθερο νερό αυξάνεται (μειώνοντας περαιτέρω το σημείο πήξης). Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται καθώς η θερμοκρασία πέφτει (π.χ. σε -5 βαθμό ) και παγώνει περισσότερο ελεύθερο νερό. Αυτή η συνεχής διαδικασία θα συνεχιστεί έως ότου επιτευχθεί το ελάχιστο ευτηκτικό σημείο νιτρικού νατρίου, οπότε όλο το ελεύθερο νερό στους πόρους θα παγώσει.
Επομένως, η κύρια λειτουργία του αντιψυκτικού συστατικού είναι να διασφαλίζει ότι υπάρχει πάντα λίγο νερό υγρής φάσης (υπερψυγμένο νερό) μέσα στο σκυρόδεμα, επιτρέποντας την ενυδάτωση του τσιμέντου να συνεχίζεται ακόμη και υπό συνθήκες παγώματος.

Ο μηχανισμός τουαντιψυκτικό σκυροδέματοςείναι πολύπλοκη και πολύπλευρη. Δεν υπάρχει ενιαίο αντιψυκτικό συστατικό που να μπορεί να εφαρμοστεί παγκοσμίως. Το "αντιψυκτικό" είναι απλώς το τελικό αποτέλεσμα που επιτυγχάνεται με τις συνδυασμένες ενέργειες πρώιμης αντοχής, συμπαρασύροντας αέρα, μείωση νερού και αντιψυκτικά συστατικά. Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα του αντιψυκτικού σκυροδέματος σχετίζεται στενά με τις συγκεκριμένες συνθήκες κατασκευής. Η χειμερινή κατασκευή από σκυρόδεμα είναι ένα τυπικό έργο συστήματος που απαιτεί ολοκληρωμένη εξέταση διαφόρων παραγόντων.