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冬期施工防冻剂必备


我国规定凡根据当地多年气温资料连续5天室外日平均气温低于5℃时,就应采取冬期施工技术措施进行冬期施工。冬季施工混凝土的特点是新拌混凝土对温度非常敏感,温度每降低1℃,水泥的水化速度就要降低5%~7%;当温度低于0℃以下时,混凝土中游离水分开始结冰,当温度低于-15℃时,游离水几乎全部结冰,水分结冰后水化作用即趋于终止,并产生9%的体积膨胀。若不采取有效措施,将会导致混凝土结构发生永久性的破坏。

    为了保证混凝土施工的质量和进度,一般要使用冬施混凝土外加剂——防冻剂。防冻剂是指在一定负温条件下,能显著降低冰点,使混凝土液相不冻结或部分冻结,保证混凝土不遭受冻害,是一种解决冬季混凝土施工的外加剂。同时保证水与水泥能进行水化,在负温条件下促进混凝土和砂浆的强度增长,在一定时间内获得预期强度的外加剂。降低冰点,保证在一定负温下混凝土中水泥水化所需的液态水,这是冬期混凝土施工使用防冻剂的基础。防冻剂在混凝土中的主要作用是使在负温下施工的混凝土中,保持一定的过冷液体,以保证水化反应的继续进行,使混凝土在负温下型度仍然继续增长,提高早期强度和防止发生冻害。防冻剂一般由减水组分、防冻组分、引气组分以及早强组分等多种组分构成。

混凝土防冻剂是怎样进行分类的?各类防冻剂的性能特点如何?

(1)按组分材料分类①氯盐类防冻剂氯盐类防冻剂系用氯盐(氯化钙、氧化钠)或以氯盐为主与其他早强剂、引气剂、减水剂复合的外加剂。②氯盐阻锈类防冻剂氯盐阻锈类防冻剂系由氯盐与阻锈剂亚硝酸钢为主复合的外加剂),或氯盐、阻锈剂、早强剂、引气剂、减水剂复合的外加剂。③无氯盐类防冻剂无氯盐类防冻剂系以亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐、乙酸钠或尿素为主与无氯早强剂、引气剂、减水剂等复合的外加剂。(2)按负温养护温度分类按负温养护温度分为-5℃、-10℃、-15℃三类防冻剂,更低负温的防冻剂我国尚未制定标准。

混凝土防冻剂主要防冻组分品种及性能有哪些?

  混凝土防冻剂绝大多数是复合外加剂,由防冻组分、早强组分、引气组分等材料组成。

(1)防冻组分  

防冻组分如氯化钙、氯化钠、亚硝酸钠、硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾、硫代硫酸钠、乙酸钠、尿素等,其作用是降低水的冰点,使水泥在负温下仍能继续水化。

(2)早强组分  

早强组分如氯化钙、氯化钠、硝酸钙、亚硝酸钙、三乙醇胺、硫代硫酸钠、硫酸钠等,其作用是提高混凝土的早期强度,抵抗水结冰产生的膨胀应力及降低冰点,使混凝土尽快到或超过混凝土的受冻临界强度。

(3)引气组分

引气组分如松香热聚物、皂英素类减水剂、木质素磺酸钙、木钠、葱系减水剂等,其作用是在混凝土中引入适量封闭的微气泡以减轻冰胀应力。试验表明,应用引气减水剂的冰胀应力仅为单掺无机盐防冻剂的十分之一。含气量以3%~5%为宜。

防冻剂常用成分作用见表6-2.

混凝土防冻剂的作用机理是什么?

    根据乌拉尔定律,混凝土拌合物中液相冰点的降低程度与防冻剂的摩尔浓度有关,即和防冻剂的品种、掺量有关。
降低冰点,保证在一定负温下混凝土中水泥水化所需的液态水,这是冬期混凝土施工使用防冻剂的基础。随着研究的深入,对防冻剂在混凝土中的作用机理先后提出了冰晶畸变理论、液灰比平衡理论、成熟度理论等。
(1)冰晶畸变理论  纯水在0℃时结冰,由于氢键的作用,水分子聚合成巨大的分子集合体,冰胀力很强。掺入了防冻剂的水溶液,在温度低于其冰点时开始有冰析出,由于防冻剂分子对水分子间氢键的干扰作用,析出的冰晶细小且呈絮状结构,在宏观上表现非常松软,冻胀应力大大下降。例如NaNO₂、Na₂SO4、Ca(NO₃)₂等降低冻胀力的能力都很强。
(2)液灰比平衡理论  掺防冻剂的混凝土拌合物,在温度下降到混凝土中液相的冰点时开始析冰。在一定负温下,液相由于析冰而浓度增大,冰点降低,在新的负温下达到新的动态平衡即冰液共存状态,在混凝土中仍有液态水存在,保证水泥能够继续水化;防冻剂在混凝土中的量不变,在一定温度下液相的浓度也不变,水泥水化所消耗的水由冰的融化来补充,即液灰比平衡。
(3)成熟度理论  水泥的水化过程是复杂的化学变化和物理化学变化过程,受温度的影响非常显著。一定配合比的混凝土,其强度是养护温度和养护时间的函数。养护温度低时,水泥水化速度慢,混凝土强度低。例如在20℃时成熟度系数为1,在-10℃时成熟度系数只有0.12。

注意:

    1.液体产品的结冰点问题:液体防冻剂在达到使用的规定温度前已经开始结冰,是否还有防冻作用?

这个问题常被施工使用单位质疑,这与汽车用防冻剂是不同的,液体防冻剂中50%以上的水会在一定的低温时开始出现结冰,但并未改变其化学成分。而要保证防冻剂在较低温度下不结冰则需要较高的浓度,因此,在贮存中适当给防冻剂保温使其保持溶液状态是很必要的。

    2.液体防冻剂的有效含气量会随时间增长而下降,配制液体防冻剂时,防冻剂中的重要组分——引气组分所产生的气泡将部分外逸,实际上减少了引气组分的有效含量;如不引起重视将会产生质量事故。解决的办法:①适当增加引气组分在防冻剂中的配比;②掺增稠剂或稳泡剂抑制削弱气泡外溢。

冬期施工混凝土如何选择化学外加剂?


    (1)冬期混凝土首先选用与浇筑时预计环境温度相适应的防冻剂。

    (2)尽量选用复合有减水、引气成分的防冻剂,但含气量不宜超过4%。

    (3)硝酸盐、亚硝酸盐及碳酸盐作防冻组分的防冻剂均不宜用于有镀锌钢埋件、铝埋件的钢筋混凝土。

    (4)饮水工程及食品工程用的混凝土不得选用有铭盐早强剂、亚硝酸盐和硝酸盐防冻组分的防冻剂。

    (5)居住及商用建筑宜选用不含尿素防冻组分的外加剂。


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