Хлористый кальций и с чем его едят

Хлористый кальций и с чем его «едят»

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 шлакопортладц- и пуццолановом портландцементе

С добавкой хлористого кальция, %

С добавкой хлористого кальция, %

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

Температура окружающей среды

Начало схватывания, через чч:мин

Конец схватывания, через чч:мин

Период схватывания, чч:мин

Из таблицы видно, что даже при температуре +5 о С общее время схватывания ( период) в 3 раза больше чем при +15 о С, не говоря уже о 0 о С, 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 -30 о С.

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, о С

Кол-во хлорида кальция в % от массы сухого цемента

Дополнительно к достоинствам хлорида кальция как ускорителя схватывания и противоморозной добавки следует отнести следующие моменты:

1. Относительно невысокая стоимость хлорида кальция в пересчете на 1 тонну используемого цемента.
2. Хорошая растворимость в воде, в том числе и в холодной. Предельная растворимость хлористого кальция в зависимости от температуры воды:

• +5 о С – 590 г/л
• +20 о С – 740 г/л
• +40 о С – 1250 г/л

1. Хлорид кальция обеспечивает дополнительный самопрогрев бетона в начальный период, за счет более мощной химической гидратации цемента с водой.
2. 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.
3. Совместим практически с любыми другими химическими добавками в составе различных комплексов для бетона.
4. 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.
5. 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.
6. Хлористый кальций безвреден для человека. Не горюч, не токсичен, не взрывоопасен.

Недостатки хлорида кальция

1. 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.

1. 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.