затратить энергию не только на замедление движения молекул воды, но и на разрушение сольватов

Количество молекул воды, связываемых с каждой частицей растворенного вещества, т е состав сольватов, и сила этой связи зависят, главным образом, от электрических свойств частиц, их размеров и сочетаний, а также от содержания частиц в единице объема воды (от концентрации раствора) При этом, однако, в нем постепенно уменьшается содержание «свободных» молекул воды, способных к взаимодействию с минералами цемента Вследствие образования сольватов вода в растворах замерзает постепенно, по мере охлаждения

Представленная на рис 1 диаграмма состояния системы «соль-вода» в зависимости от температуры показывает, что раствору с концентрацией Aj отвечает температура начала замерзания Tj При этом, в результате перехода части воды затворения в лед, концентрация раствора повышается, соответственно понижается температура замерзания раствора

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Рис. 1. Диаграмма состояния «соль - вода»

(участок кривой ОА) Лишь в точке, отвечающей концентрации Aj, в твердую фазу выпадут в виде криогидрата оставшиеся вода и соль (эвтектика) Поэтому нижний температурный предел применения добавки ограничен температурой ее эвтектической точки

Согласно диаграмме состояния системы «соль - вода -лед» изменение каким-либо образом равновесной концентрации раствора вызовет либо таяние, либо образование льда Практически все противоморозные добавки применяются в концентрации меньшей равновесной, поэтому при охлаждении бетона ниже температуры замерзания водного раствора введенной добавки в нем начинается льдообразование, которое протекает совместно с формированием собственной структуры бетона Благодаря этому обстоятельству, а также тому, что в присутствии добавок лед имеет чешуйчатое строение, в бетоне не происходит заметных деструктивных процессов, отражающихся на его прочности [9]

Одновременно с этим часть введенных солей переходит в твердую фазу в виде новообразований, понижая концентрацию раствора, а некоторое количество воды - в образующиеся кристаллогидраты, повышая ее Развитие этих противоположных процессов приводит к непрерывному изменению количества льда в бетоне вначале оно увеличивается, а затем, когда процесс перехода добавки в твердую фазу стабилизируется и в жидкой фазе бетона установится равновесная для данной температуры концентрация добавки, уменьшается

В образовании структуры бетона, твердеющего на морозе, большую роль играют продукты реакции между введенными электролитами, минералами портландцементного клинкера и гидроксидом кальция В результате химического взаимодействия добавок с алюминийсодержащими фазами цемента образуются двойные соли типа ГХАК, ГНиАК, ГНАК и другие, а взаимодействие электролитов с Са(0Н)2

приводит к образованию гидроксисолей разной основности (реакции взаимодействия приведены в п 2 2 4)

Исследования показали, что структура бетона с проти-воморозными добавками, формирующими первичный структурный каркас, характеризуется более высокими механическими показателями, плотнее, менее водопроницаема и обладает большей морозостойкостью Коэффициенты газо- и водопроницаемости при давлении до 2 МПа на 2 3 порядка ниже, чем у бетонов без добавок [9]

4 3 2 Ко второй группе относятся добавки, облацающие слабыми антифризными свойствами, но являющиеся сильными ускорителями твердения бетона - сульфаты железа, алюминия и некоторых других металлов На ранней стадии твердения бетонной смеси такие добавки обеспечивают со-зцание достаточно плотной микрокапиллярной структуры цементного камня, что обусловлено протеканием обменных реакций с образованием труднорастворимых соединений В этом случае твердение бетона при отрицательной температуре объясняется тем, что в микрокапиллярной структуре цементного камня вода не замерзает, обеспечивая тем самым процессы гидратации клинкерных минералов При этом, чем выше концентрация солевого раствора и чем меньше диаметр капилляров, тем при более низкой температуре в них будет замерзать вода Кроме того, реакции взаимодействия добавок с продуктами гидратации сопровождаются сильным тепловыделением, что также положительно влияет на процессы твердения бетона

Процессы льдообразования в бетоне с добавками проходят одновременно со структурообразованием Причем создание микрокапиллярной структуры бетона на сравнительно раннем этапе его твердения вызывает дополнительное понижение температуры замерзания поровой жидкости в результате понижения давления пара в порах с радиусом менее 10" м за счет кельвиновского эффекта Однако, вследствии