Практический интерес использования в качестве вяжущего для производства стройматериалов и изделий из бетона при зимнем бетонировании представляют алинитовые портландцементы.
Алинитовый портландцемент — гидравлическое вяжущее, получаемое путем помола алинитового клинкера. При необходимости в процессе помола могут вводиться минеральные добавки и гипс. Алинитовый клинкер получают обжигом до спекания при температуре около 1000 — 1200 С сырьевых смесей, содержащих хлористый кальций (магний) высокоосновного хлорсиликата кальция (алинита), который обеспечивает преимущественное содержание в клинкере, а также ортосиликатов, хлоралюмината и хлоралюмоферритов кальция. Важнейшим преимуществом алинитового клинкера является низкотемпературная (по сравнению с портландцементным клинкером) технология его получения.
Существующие в данной области разработки в основном рассматривают алинитовый портландцемент в качестве вяжущего при производстве сборного железобетона по интенсивной технологии, так как он относится к числу быстротвердеющих. В связи с этим проведены исследования, направленные на изучение возможности использования алинитового портландцемента в практике зимнего бетонирования.
При проведении экспериментальных исследований использовался алинитовый портландцемент со следующими характеристиками: содержание С1 — 2,7%; SО3 — 3,5%; удельная поверхность — 3700 см2/г; НГЦТ — 21,7%; Rсж. в возрасте 28 сут. — 45,6 МПа.
Методом низкотемпературной дилатометрии были изучены температуры льдообразования и деформации расширения образцов на основе алинитового портландцемента без добавок и с добавкой нитрита натрия (НН). Для сравнения использовались образцы на основе портландцемента без добавок. Известно, что при замораживании цементно-песчаного раствора (Ц:П = 1:2) на основе цемента без добавок (В/Ц = 0,4) температура начала льдообразования составляет минус 1,8°С, деформации расширения при этом составляют 1,82%. Температура замерзания жидкой фазы при использовании алинитового портландцемента без добавок составила минус 5°С, деформации расширения при этом составили 1,4%. Введение противоморозной добавки НН в количестве 6% к алинитовому портландцементу приводит к понижению температуры замерзания жидкой фазы до минус 15 °С, деформации расширения при этом составили 0,79%.
Таким образом, алинитовый портландцемент без добавок можно использовать в качестве вяжущего для бетонирования монолитных конструкций при температурах до минус 5°С. Использование добавки НН расширяет область применения алинитового портландцемента.
Для изучения кинетики набора прочности бетона на алинитовом портландцементе были проведены экспериментальные исследования. Для обеспечения необходимой сохраняемости бетонной смеси в ее состав вводилась добавка — замедлитель схватывания — синтетическая винная кислота (СВК), в качестве противоморозной добавки — НН.
Проведенными экспериментами установлено, что бетоны на алинитовом портландцементе твердеют при отрицательных температурах интенсивнее, чем бетоны на рядовом портландцементе. Одной из причин этого является переход хлора в жидкую фазу твердеющего бетона, что понижает температуру ее замерзания, а также ускоряет гидратацию портландцемента.
Предварительное выдерживание образцов при положительной температуре до замораживания весьма благоприятно сказывается на последующем твердении бетона при отрицательных температурах, причем чем больше время предварительного выдерживания (ВПВ), а следовательно и прочность до замораживания, тем выше прочность бетона в 28-суточном возрасте. При наиболее благоприятных условиях (ВПВ = 2 сут + 28 сут при минус 5°С) прочность бетона достигает 90% марочной. В тех же условиях, но при минус 15 °С достигнутая прочность составила всего 68% марочной.
