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混凝土防凍劑的原理及使用
發(fā)布時間：
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 更新時間：2015-10-28
當(dāng)環(huán)境溫度降到0℃左右時，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。如何針對凍害原因制訂施工措施并不是一個簡單的問題。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，當(dāng)商品混凝土強(qiáng)度達(dá)到某一界限值時，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被凍壞，這一強(qiáng)度稱做商品混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度。抗凍臨界強(qiáng)度的提出是商品混凝土冬季施工理論的一個重大突破，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)避免施工荷載對樓板產(chǎn)生較大的振動。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)度增長緩慢現(xiàn)象。
2. 引氣成份：在商品混凝土體內(nèi)引入微米級的細(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，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間(含負(fù)溫區(qū))來增長強(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，必要時對水和砂石料進(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)部的時間長一些，盡量延長水泥正溫水化時間，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" 的時間越長，越有時間達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。為達(dá)到這個效果，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。再者防凍劑有一個最佳攪拌時間和最佳振搗時間問題，過度會使其中的引氣量減小，不足又會使其中的氣泡分布不均甚至產(chǎn)生粗大劣質(zhì)氣泡，這些都會對防凍不利。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，延長正溫養(yǎng)護(hù)時間，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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