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浅谈冬季施工混凝土中防冻剂的应用

浅谈冬季施工混凝土中防冻剂的应用 摘要:本文分析了混凝土受冻成因及防冻剂的抗冻机理,结合 实例探讨了混凝土防冻剂在冬期施工中的应用。 关键词:混凝土防冻剂 冬季施工应用 随着外加剂应用技术日益完善、规范,加之有早强、减水、引气 等多种功能的复合防冻剂在工程上的成功使用,使混凝土结构工程 在冬季负温下连续浇筑成为现实。但由于抢工期和对负温砼施工特 点和技术要求的混凝土受冻等产生的质量缺陷也时有发生,给结构 安全使用或外观质量留下缺陷。因此掌握混凝土冻害的成因、在冬 季施工中合理使用防冻剂尤为重要。 1 混凝土冻害成因 混凝土是一种多孔性材料,受冻害具有三个重要条件:温度、水、 混凝土内部结构孔的空隙状况,三者缺一构不成危害。新浇混凝土 中的水可分两部分:一是吸附在组成材料颗粒表面和毛细管中的 水,这部分水能使水泥颗粒起水化作用,称为“水化水” ;二是存 在于组成材料颗粒空隙之间的水,称为“游离水” ,它只对混凝土 浇筑时的和易性起作用,在某种意义上说,混凝土强度的增长取决 于在一定温度条件下水化水与水泥的水化作用及游离水的蒸发。因 此,混凝土强度增长速度在湿度一定时就取决于温度的变化。冬期 砼施工时,气温低,水泥水化作用减弱,新浇混凝土强度增长明显 地延缓,当气温降至 0℃以下时,水泥水化作用基本停止,混凝土 强度已停止增长。特别是气温降至混凝土冰点温度(新浇混凝土冰 点温度为-0.3℃—-1.5℃)以下时,混凝土中游离水开始冻结,气 温降至-4℃时,水化水开始冻结,水化作用停止,冻结后的水体积 膨胀约 8%-9%,在混凝土内部形成强大的冰胀应力,导致强度尚低 的混凝土内部产生微裂缝,同时降低了水泥与砂石和钢筋间的粘结 力,导致结构强度和耐久性降低,初期遭受冻结的砼,当气温恢复 到正温后,即使正温养护到一定的龄期,也不能达到其设计强度, 这就是混凝土的早期冻害。 2 防冻剂的抗冻机理 砼中掺加的防冻剂(复合防冻剂)其主要功能是使砼内的水泥在 负温下不断进行水化反应,使砼达到早期强度并在负温下免遭冻 害,其作用机理为: 2.1 防冻组分 在负温养护期间,降低水的冰点,使砼内保有液相,防止混凝土 早期冻害的措施有两类:一是改善混凝土的内部结构;二是掺防冻 剂,降低混凝土的冰点温度,而复合型防冻剂就可以增强、降低冰 点,改善内部结构,为砼中的水泥有较长时间进行水化反应提供条 件; 2.2 早强组分 在砼内有液相存在的条件下,促使水泥尽快水化,使砼尽早达到 临界强度以防冻害; 2.3 减水组分 减水剂降低砼的单位用水量,以减少砼内的游离水含量,还具有 分散作用,使水泥成为更细小的、彼此分离的单个粒子,均匀地分 布于水中,从而达到改善混凝土孔隙结构,降低混凝土中可冻水含 量,并使冻晶粒度小且分散,以减轻冰的破坏作用; 2.4 引气组分 使砼在搅拌过程中带入空气,形成很多封闭型微气孔,以缓解冰 的冻胀应力破坏,提高混凝土的防早期冻害性能。 3 冬季施工砼防冻剂的应用 3.1 冬季施工定义 根据《建筑工程冬期施工规程》jgj104-97 规范规定,当室外平均 气温连续 5 天稳定低于 5℃即进入冬期施工。在混凝土中掺入防冻 剂(复合防冻剂)与经加热的砼原材料一起搅拌而成的砼浇筑成型 后,在裸露的砼表面做适当的保温覆盖,使砼在负温养护期硬化, 并在规定的时间内达到一定强度。 3.2 防冻剂的选择原则 3.2.1 掺量控制 防冻剂是氯盐溶液配制而成,掺量过大会使钢筋产生电化锈蚀, 造成铁锈膨胀,使混凝土产生裂缝,随着时间的推移,裂缝会越来 越大,最后使钢筋周围的混凝土保护层完全脱落,使钢筋裸,危及 结构安全。例如钢筋混凝土墩柱,冬季施工中由于掺入过量的防冻 剂,又没有加入相应的阻锈剂,使受力主筋保护层脱落,经过十余 年的锈蚀过程,原直径 25mm 的受力筋经除锈仅剩下 18mm。为避免 或减轻氯盐对钢筋的锈蚀,在掺入防冻剂的同时掺入阻锈剂,目前 常用的阻锈剂为亚硝酸钠。相反掺量不足,会使混凝土早期受冻。 所以防冻剂掺量必须与气温变化相适应,按固定比例配制混凝土, 才能收到预期效果。 3.2.2 正确选择防冻剂 防冻剂需经省级以上建设行政主管部门认可,目前防冻剂种类 -5℃、-10℃、-15℃三种,规范 jc475-2004《混凝土防冻剂》中规 定,检测合格的品种,可比规定温度低 5℃条件下使用。 3.3 防冻剂的应用 3.3.1 使用防冻剂要注意掺加方法 掺防冻剂混凝土的原材料必须符合冬施要求。所用水泥应优先选 用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,水泥标号不应低于 425#,严禁使 用高铝水泥。对于防冻剂中含有不溶物或溶解度小的盐类,必须以 粉状与水泥一起掺加。需配成溶液使用时,应使充分溶解并搅拌均 匀,并控制其浓度和每次加入量。如果采用复合型防冻剂时,要考 虑它们的共溶性。若不共溶,应分别配成溶液后,分别加入混凝土 中。为加速溶解,可采用 40~60℃的热水配制成溶液后,分别加入 混凝土中。 以粉状加入的防冻剂, 如有受潮结块, 应磨细通过 0.63mm 筛后方可使用。 3.3.2 防冻剂混凝土搅拌时间应比不掺防冻剂的延长 50%, 从而保 证防冻剂在混凝土中均匀分布使混凝土强度一致。尽量缩短运输和 浇灌时间。为了提高混凝土早期强度,混凝土入模温度不得低于一 5℃。冬期施工混凝土振捣应用机械振捣,振捣时间比常温时有所 增加。 3.3.3 采用复合型防冻剂中有引气剂混凝土应采用负温法养护, 不能采用蒸汽养护。采用蒸汽养护不但降低它的强度,而且还降低 它的耐久性。混凝土浇灌完后,立即对外露面进行覆盖,并不得浇 水。初期养护温度不得低于防冻剂的规定温度。当混凝土的温度降 到防冻剂规定温度以下时, 压一组同条件试块, 依据规范 jgj104-97 《建筑工程冬期施工规程》7.1.1.2 规定,掺用防冻剂的混凝土, 当室外最低气温不低于-15℃时不得小于 4.0mpa,当室外最低气温 不低于-30℃,不低于 5.0mpa,否

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