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浅谈混凝土防冻剂的应用

添加日期:2016/9/13 11:26:47   作 者:魏伟  来源:   浏览次数:

 摘要:

本文简述了混凝土防冻剂冬季施工理论、防冻剂的成份,介绍防冻剂冬季施工时对新拌混凝土的影响及配套防护要领。

 

关键词:混凝土;掺量;防冻剂;冬季施工

 

前言

   混凝土早期强度是与混凝土的凝结硬化速率还与外界温度密切相关。当温度高时:水化速率加快,混凝土的强度增长速率快;当温度低时:水化速率减慢,强度增长相应变慢;当温度继续降低零度以下时:混凝土中游离水一部分结冰,由于冰会使体积膨胀变大,产生内应力,造成混凝土毛细孔增大产生开裂,结果混凝土也开裂。防冻剂的作用是降低拌合物的冰点,使混凝土在零下时水不结冰,还能提供进行水化反应的液相水,使水泥缓慢水化,从而在混凝土中起到抗冻的作用。

 

一、防冻剂的组分

    减水剂组分:使用减水剂减少拌合物用水量,使混凝土更密实,降低了混凝土内部的游离水量,也使混凝土内部的毛细通道减少,降低了冰膨胀造成的破裂。外加剂的分散作用可以释放水泥中的包裹水、降低水泡和气孔,使混凝土内体积较大的冰转化为小的冰晶,减少结冰造成膨胀伤害。

    防冻组分:氯化钙、硝酸盐、甲醇、乙醇、乙二醇等等,多为一些有降低冰点作用的无机盐,作用概括空隙内临近受冻侧的游离水开始结冰,剩余游离水浓度继续增大,持续这一过程。防冻成分的作用是在降温过程中使混凝土内有一定的液相水继续维持水泥水化。

   早强组分:早强剂的作用是加快混凝土的硬化缩短混凝土的凝结时间,加速水泥水化速度,促进早期强度发展,使快速达到抗冻强度,在达到临界强度以后,能加快混凝土硬化速度,降低低温造成的强度增长缓慢现象。

   引气组分:在混凝土内引入的大量微小封闭而且稳定的气泡。这些微小气泡封闭混凝土内的毛细连通孔道,减轻冻胀的裂纹,吸收冰晶膨胀应力,减轻冻害。能改善混凝土的和易性和可塑性,降低混凝土的泌水率,对混凝土抗冻、抗渗、耐硫酸盐、抗碱等都有提高。

 

二、防冻剂对新拌混凝土性能的影响

  混凝土和易性:拌合混凝土防冻剂的掺量需要提高(推荐使用掺量为3%-5%)。因大部分早强防冻的组分在低温时溶解度降得很低,早强防冻组份在复配时用量大了难以溶解,用量低了后又起不到应有的早强防冻效果。这也是为什么把早强防冻剂的掺量提高,就是为了带入更多的早强组份和防冻组分。因防冻剂中的各组分都能起到加速水泥凝固作用,而且大量掺加防冻剂会在增大混凝土液相的黏度的同时也降低了混凝土液相温度。早强防冻组分加速了水泥水化速率,使水泥凝结时间缩短,造成新拌混凝土损失加快,使混凝土的操作工作时间短来不及使用。这需要增加混凝土减水率与流动性,应复配减水剂来提高混凝土的工作性。

 水泥的水化热:掺防冻剂的混凝土在任何温度下,水泥水化过程中均产生大量的水化热;这是由于防冻剂缩短水泥水化诱导期,从而促进水泥早期水化和早期水化放热速率。水泥水化放热导致更多的冰融化形成水,这将有利于水泥的水化。此外,为了满足冬期混凝土热能需要,必须掌握掺防冻剂混凝土的水化热数据。水泥水化放热量的大小取决于混凝土的矿物组成和水泥的表面积。

 防冻剂对硬化混凝土性的影响

   混凝土强度:防冻剂对水泥胶体物理机械性能的影响最明显。混凝土拌合以后,低温下水泥的水化过程需要一个很长的时间,因此混凝土的硬化较慢。

   混凝土的弹性:在单向压缩条件下,压缩应力与应变之比,弹性是混凝土机械性能的一个重要指标。掺防冻剂的混凝土的弹性提高。

   混凝土碳化:空气中CO2气渗透到混凝土内,与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水,使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化。防冻剂与减水剂复配可以使混凝土致密化,因此降低了碳化速度。使用碳酸钾作防冻剂时,溶液中生成的碳酸钙和水合碳酸铝可以堵塞孔洞。

   混凝土碱-骨料反应:条件是在混凝土配制时形成的,即配制的混凝土中只有足够的碱和反应性骨料。在混凝土浇筑后就会逐渐反应,在反应产物的数量吸水膨胀和内应力足以使混凝土开裂的时候,工程便开始出现裂缝。这种裂缝和对工程的损害随着碱骨料反应的发展而发展,严重时会使工程崩溃。含有可水解钠盐或碳酸钾的防冻剂禁止用于可能发生碱骨料反应的混凝土工程。防冻剂复合减水剂和引气剂的使用,可以降低混凝土液相的碱性。钙盐防冻剂不会导致碱-骨料膨胀,因为钙盐防冻剂与无定形硅形成微溶于水的硅酸钙覆盖在骨科表面形成一层保护膜,防止了反应的进一步发生。

   加重钢筋锈蚀,防冻剂可以分成三类:第一类防冻剂也是防锈剂,不会导致钢筋锈蚀。这一类防冻剂包括亚硝酸钠、亚硝酸钙和硝酸钙的复配物,当钢筋有足够厚度的混凝土保护时,阻锈功能最佳;第二类防冻剂包括碳酸钾、硝酸钙、尿素等;第三类防冻剂包括氧化钙和氯化钠。实验已证实,当亚硝酸钙与氯化钙的质量比大于0.5的溶液对钢筋可以起到阻锈作用。

    混凝土的抗冻性:材料抵抗多次冻融循环而不疲劳、破坏的性质。钙盐和有机胺防冻剂均可以提高混凝土的抗冻效果,这些防冻剂均能改善了混凝土内孔结构,增加水泥胶体与骨料的作用范围并阻止混凝土中液体的结冰起到抗冻效果。

 

三、混凝土浇筑与养护

 

    正确的养护能避免混凝土产生不必要的温度收缩裂缝和受冻,混凝土原材料采用加温处理,使用热水或在料场设置地热达到混凝土的入模温度,监测混凝土表面和内部温差不超过25,防止混凝土受冻并控制混凝土表面和内部温差。混凝土坍落度控制在180mm左右,浇筑层不超过500mm,使用二次振捣工艺。冬季施工养护的关键是蓄热、保温和防止失水、结冰。结构表面使用塑料薄膜密封,覆盖帆布篷起防风和蓄热的作用。

                                   

结论

    冬季混凝土施工是整体环节合作,是缺一不可的。从材料加温到掺入防冻剂和混凝土施工防护最后到混凝土脱模养护一条龙。一环扣一环,环环相扣才能使冬季混凝土施工完成。

 

参考文献

 

1、郑力菲.浅谈冬季混凝土施工技术。山西建筑,2008,(11

2、李伟红.浅析混凝土冬季施工方案。陕西建筑,2010,(1

3、冬季施工手册,项玉璞、曹继文编


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