Специалистами установлено, что в холодный зимний период набор прочности раствора или бетона (далее бетона) при различных отрицательных температурах зависит в значительной мере от минералогического состава цемента и его тонкости помола, водоцементного отношения, а также от состояния воды в порах и капиллярах. При понижении температуры ниже 00С процесс гидратации цемента замедляется, а при охлаждении бетона до температуры -100С набор прочности практически прекращается, химически несвязанная вода превращается в лед и увеличивается в объеме приблизительно на 9-10. В результате в бетоне возникают напряжения, разрушающие его структуру. Именно поэтому эффективным приемом, позволяющим интенсифицировать процесс твердения бетона при отрицательных температурах, является введение в его состав противоморозных добавок. Наиболее известными при производстве работ в зимнее время по бетонированию монолитных конструкций и стыков сборных железобетонных элементов являются следующие противоморозные добавки: азотистокислый натрий (нитрит натрия), углекислый калий (поташ), хлористый натрий, хлористый натрий в сочетании с хлористым кальцием и др. Интенсивность твердения бетона на морозе зависит от уровня температуры, вида и количества добавки, вида цемента. Наибольшее замедление твердения с понижением температуры выдерживания характерно для добавок хлористых солей. Однако, заметное твердение бетона с добавками хлористых солей и нитрата натрия происходит, если температура его не опустится ниже -150С, а с поташем - ниже -30 0С. При охлаждении бетона ниже указанных температур твердение бетонной смеси практически прекращается.

При этом даже повышение дозировок солей не приводит к возобновлению процессов твердения и опасно с точки зрения долговечности бетона и образования высолов. Минералогический состав цемента также влияет на твердение бетона с добавками при отрицательных температурах. Меньшее количество нитрита натрия является оптимальным для бетонов на быстро твердеющих цементах (БТЦ), смешанных (шлаковых и пуццолановых) и на портландцементах с содержанием трехкальциевого алюмината в клинкере до 7, меньшее количество поташа является оптимальным для бетонов на БТЦ и на портландцементах, клинкер которых содержит трехкальциевый алюминат - 7 и более. При температурах ниже расчетных, как замедление твердения бетона, так и структурные его нарушения, приводящие к снижению прочности, плотности, морозостойкости, определяются абсолютным значением температуры, Наиболее значительные нарушения структуры бетона происходят при понижении температуры ниже эвтектической точки замерзания раствора соли. Наряду с выше упомянутыми, и хорошо известными в качестве противоморозных добавок, применяемых в бетоне и железобетоне, предлагаются добавки хлорида кальция, ингибированного нитритом нитратом хлорида кальция (ННХК), а также в сочетании этого продукта с мочевиной (ННХКМ).По сравнению с добавками хлористых солей натрия (ХН) и кальция (ХК), ННХК и производные на их основе добавки обладают тем преимуществом, что содержащиеся в них нитрит-ионы нейтрализуют отрицательное влияние хлорид-ионов на арматуру, металлическую опалубку, трубопроводы и оборудование бетоносмесительных узлов и заводов. Преимущество добавки ННХК и производных на ее основе заключается в том, что при применении солей кальция исключается возможность щелочной коррозии бетона за счет вводимых добавок.

Кроме того, добавки ННХК и ННХКМ благоприятно влияют на морозостойкость бетона. Из предлагаемого большого спектра противоморозных добавок к бетону регламентируемых ГОСТ 24211 "Добавки для бетонов. Общие технические требования", а также СНИП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции", преимущественно применяются следующие добавки: для температуры до -150С нитрит натрия (добавка полифункционального действия - противоморозная, ускоритель твердения, ингибитор коррозии стали), для температуры -300С - поташ, нитрит нитрат хлорид кальция. В 1988-1990 гг. НИИМосстрой совместно с институтом ГосНИИМетанолпроект (г. Северодонецк) разработал новую добавку НИТРОДАП - полупродукт производства нитрит нитратных солей, представляющую собой водный раствор натриевых солей нитрата, нитрита хлорида, карбоната с незначительным количеством примесей в виде полуторных окислов металлов.

Применение этой добавки в бетоны показало, что она эффективна при зимнем бетонировании монолитных конструкций до температуры -180С. Эта добавка также является ускорителем твердения при тепловой обработке изделий применительно к кассетной, конвейерной и вибропрокатной технологиям, повышает активность цементов III группы эффективности. В результате анализа и обобщения отечественного опыта применения противоморозных добавок в бетоны можно остановить свой выбор на следующих химических добавках:- нитрит натрия (НН) - ГОСТ 19906, ТУ 3810274-поташ (П) - ГОСТ 10690