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混凝土防凍劑的原理及使用
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-04 16:17
混凝土防凍劑的原理及使用
來源：沈陽盛鑫源建材 更新時(shí)間：2015-10-28
當(dāng)環(huán)境溫度降到0℃左右時(shí)，商品混凝土施工要采取一些特殊的技術(shù)措施，這是施工界的常識(shí)。如何針對(duì)凍害原因制訂施工措施并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題。下面試結(jié)合具體工作中的一些經(jīng)驗(yàn)，并參考相關(guān)文獻(xiàn)，提出幾點(diǎn)看法。商品混凝土的冬施措施有很多，華北地區(qū)常用的是綜合蓄熱法，下面結(jié)合凍害原因重點(diǎn)探討一下綜合蓄熱法的防凍機(jī)理。
一、抗凍臨界強(qiáng)度：
1. 在冬季施工時(shí)，當(dāng)商品混凝土強(qiáng)度達(dá)到某一界限值時(shí)，由于結(jié)構(gòu)已初步形成，具備了抵抗凍脹破壞的能力，商品混凝土再受凍亦不會(huì)被凍壞，這一強(qiáng)度稱做商品混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度?？箖雠R界強(qiáng)度的提出是商品混凝土冬季施工理論的一個(gè)重大突破，也是制訂商品混凝土冬施措施的重要依據(jù)。商品混凝土冬季施工的關(guān)鍵就是要使商品混凝土盡快達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。
2. 大量試驗(yàn)和實(shí)踐表明，商品混凝土抗凍臨界強(qiáng)度與水泥品種、水灰比、降溫速率等多種因素有關(guān)，且素商品混凝土和摻防凍劑商品混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度亦不相同，其值可按規(guī)范確定。一般說來，摻防凍劑后商品混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度略低一些(相對(duì)空白)，這是因?yàn)樯唐坊炷翐椒纼鰟┖笃浜繙p小、冰晶變的較為分散軟弱且減弱了凍脹效果的緣故。
二、 防凍劑的防凍原理：
防凍劑是根據(jù)商品混凝土凍害機(jī)理，結(jié)合抗凍臨界強(qiáng)度、最優(yōu)成冰率、冰晶形態(tài)轉(zhuǎn)化等理論，并總結(jié)長(zhǎng)期冬季施工實(shí)踐研制的，一般由四種成分組成，其作用分述如下：
1. 早強(qiáng)成份：強(qiáng)度后才能進(jìn)行下一道工序的施工。在商品混凝土終凝初期應(yīng)避免施工荷載對(duì)樓板產(chǎn)生較大的振動(dòng)。主要作用是加速商品混凝土的凝結(jié)硬化，使之盡快達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度；在達(dá)到臨界強(qiáng)度以后，能加快商品混凝土硬化速度，克服負(fù)溫、低溫造成的強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢現(xiàn)象。
2. 引氣成份：在商品混凝土體內(nèi)引入微米級(jí)的細(xì)小氣泡(有益氣泡)，其切割、封閉商品混凝土內(nèi)的連通孔道(有害孔道) ，減輕凍脹時(shí)的裂紋擴(kuò)展；引入的大量氣泡起到膨脹"緩沖器"的作用，吸收冰晶膨脹應(yīng)力，減輕凍害。在商品混凝土內(nèi)引入氣體3.5%，可消化6.6%的體積膨脹，在成齡階段，可起到提高抗凍融能力、改善耐久性的作用。
3. 減水成份：其作用如下，
a) 減少拌合水，從而減少游離水總量，從根本上減少可凍冰的含量(但亦應(yīng)保持一定含冰率)，消除凍脹內(nèi)因。
b) 通過減水成分的分散作用，釋放包裹水，消除劣質(zhì)水泡，使粗大冰晶轉(zhuǎn)化為細(xì)小冰晶，優(yōu)化水泥水化環(huán)境，減輕脹凍壓力。
4. 防凍成份：多為一些有降低冰點(diǎn)作用的無機(jī)鹽，作用可概括如下：摻防凍組份(以NaNO2，摻2%為例)的水溶液冰點(diǎn)約為-1.5℃，當(dāng)溫度降到-1.5℃時(shí)，孔隙內(nèi)臨近受凍側(cè)的游離水開始結(jié)冰，冰體內(nèi)無機(jī)鹽部分析出，剩余游離水中鹽的濃度變大(冰點(diǎn)進(jìn)一步降低)；當(dāng)溫度繼續(xù)下降(如降到-5℃)，又有臨近受凍側(cè)游離水部分結(jié)冰，剩余游離水濃度繼續(xù)增大，持續(xù)這一過程，直到亞硝酸鈉最低共溶點(diǎn)出現(xiàn)，孔內(nèi)全部游離水結(jié)成冰。由此可見，防凍成分的作用是在連續(xù)降溫過程中保持商品混凝土體內(nèi)始終有一定的液相水存在(過冷水)，使水泥水化能持續(xù)進(jìn)行(盡管此時(shí)水化速度已較常溫大為減慢) 。
由此可見，防凍劑的防凍機(jī)理是綜合性的，是多種效果的綜合體現(xiàn)。世界上并不存在某種一摻就靈的防凍劑，"防凍"只是最終的效果，它是通過早強(qiáng)、引氣、減水、防凍等因素共同作用而實(shí)現(xiàn)的。而且防凍劑的使用效果與工程的施工情況也有關(guān)系，所以說商品混凝土的冬季施工是一個(gè)典型的系統(tǒng)工程，必須通盤考慮。
三、防凍劑的正確使用：
1. 正確理解"使用溫度"：
任何一種符合標(biāo)準(zhǔn)的防凍劑產(chǎn)品，都有一個(gè)明確的"使用溫度"(如-15℃、-20℃)，說使用溫度就是"允許商品混凝土施工的溫度"并不錯(cuò)誤，但應(yīng)著重與商品混凝土抗凍臨界強(qiáng)度聯(lián)系起來理解，即在環(huán)境溫度降到外加劑"使用溫度"前，商品混凝土必須達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度，這樣商品混凝土才是安全的，否則商品混凝土有可能被凍壞。商品混凝土的使用溫度越低，說明該防凍劑的防凍效果越好，商品混凝土越有更多的時(shí)間(含負(fù)溫區(qū))來增長(zhǎng)強(qiáng)度，從而達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的可能性大大增加。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的商品混凝土防凍劑的使用溫度多在-10℃～ -15℃之間(可適用于日最低-15℃～-20℃的情況)，溫度再低，防凍劑配方設(shè)計(jì)難度越大，不確定因素也增加，從這個(gè)角度講，多數(shù)情況下沒有必要非得要求防凍劑的使用溫度一定低于施工時(shí)的最低環(huán)境溫度，關(guān)鍵是必須在溫度降到防凍劑使用溫度前就使商品混凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。
2. 采取覆蓋保溫措施：
綜合蓄熱法的基本做法是覆蓋加摻防凍劑，必要時(shí)對(duì)水和砂石料進(jìn)行加熱。覆蓋的作用是使水泥水化熱量和原材料加熱熱量留在商品混凝土內(nèi)部的時(shí)間長(zhǎng)一些，盡量延長(zhǎng)水泥正溫水化時(shí)間，這一點(diǎn)非常重要。保溫做得越好，商品混凝土降到外加劑"使用溫度" 的時(shí)間越長(zhǎng)，越有時(shí)間達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。為達(dá)到這個(gè)效果，覆蓋材料的種類和厚度應(yīng)結(jié)合外加劑的使用溫度、抗凍臨界強(qiáng)度、環(huán)境溫度等因素通過熱工計(jì)算確定。
3. 搞好施工組織：
防凍劑的使用效果必須通過精確的計(jì)量，良好的攪拌、振搗來實(shí)現(xiàn)，攪拌延長(zhǎng)30min是為了使外加劑更充分的混合，外加劑攪拌不勻甚至?xí)l(fā)事故。再者防凍劑有一個(gè)最佳攪拌時(shí)間和最佳振搗時(shí)間問題，過度會(huì)使其中的引氣量減小，不足又會(huì)使其中的氣泡分布不均甚至產(chǎn)生粗大劣質(zhì)氣泡，這些都會(huì)對(duì)防凍不利。此外，最大限度縮短運(yùn)送距離，商砼站搭設(shè)保溫棚，輸送管外裹保溫套，架子車覆蓋保溫被，工序銜接緊湊等措施都是為了提高商品混凝土的入模溫度，延長(zhǎng)正溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間，盡快達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。
4. 掌握防凍劑摻量：
防凍劑產(chǎn)品在使用時(shí)需根據(jù)實(shí)際情況及廠家建議摻量做摻量試配試驗(yàn)，確定防凍劑最終摻量后再投入使用。
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