復(fù)合防凍劑的防凍機(jī)理及施工要求

王 超

（湖北第二師范學(xué)院 建筑與材料工程系，湖北 武漢 430205）

復(fù)合防凍劑的防凍機(jī)理及施工要求

王 超

（湖北第二師范學(xué)院 建筑與材料工程系，湖北 武漢 430205）

在建筑工程中，混凝土是使用最廣泛的一種材料，混凝土的耐久性受到人們的普遍關(guān)注，其中凍害性是影響混凝土耐久性的一個(gè)最重要的因素。改善并開發(fā)抗凍性能良好的混凝土具有非常重大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。而采用摻復(fù)合防凍劑混凝土具有施工簡便、節(jié)能、節(jié)約混凝土冬施費(fèi)用，提高混凝土冬施質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，它不僅能夠降低混凝土中液相冰點(diǎn)，同時(shí)還具有促凝、早強(qiáng)和減水作用。

復(fù)合；防凍劑；防凍機(jī)理；施工要求

0 前言

以混凝土為代表的水泥基材料的凍害按照受凍階段可分為三類：新拌受凍、早期受凍(抗凍臨界強(qiáng)度)和后期受凍(凍融破壞)。新拌受凍是指新澆注的混凝土在終疑前凍結(jié)。這種受凍只要能保證在終凝前化凍并立即震搗密實(shí)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，一般對(duì)混凝土的性能不會(huì)有多大的影響；早期凍害是指混凝士在養(yǎng)護(hù)硬化期間受凍，早期受凍能損害混凝土的強(qiáng)度及耐久性等一系列性能；后期凍害即凍融破壞，主要是指已硬化的混凝土受溫度變化影響，混凝土內(nèi)部水份發(fā)生反復(fù)凍結(jié)膨脹和融化而使混凝土各項(xiàng)耐久性指標(biāo)降低。

混凝土的凍害破壞機(jī)理可概括為凍結(jié)首先從溫度低的表層開始，表層混凝土中的毛細(xì)管水先結(jié)冰伴隨著水分凍結(jié)而發(fā)生膨脹，擠壓未凍結(jié)的水分向未受凍的混凝土內(nèi)部移動(dòng)向內(nèi)部流動(dòng)的水，通過微孔的過程發(fā)生粘性阻力形成水的壓力梯度，這種水的移動(dòng)壓力如果超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，則會(huì)是混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂紋直至出現(xiàn)宏觀裂縫而使混凝土喪失強(qiáng)度。

復(fù)合防凍劑減水率高、混凝土坍落度損失小，凝結(jié)時(shí)間適中、早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度穩(wěn)定增長、防凍效果突出。該產(chǎn)品與綜合蓄熱法結(jié)合進(jìn)行冬季施工，可提高工程質(zhì)量，加快工程進(jìn)度，降低工程造價(jià)，確保嚴(yán)寒季節(jié)（-15—0℃）環(huán)境中混凝土施工不受凍害。

1 復(fù)合防凍劑的防凍機(jī)理及主要成份

1.1 復(fù)合防凍劑的防凍機(jī)理

一般由高效減水劑、超早強(qiáng)增強(qiáng)組分、高效防凍組分及微量化學(xué)助劑經(jīng)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝復(fù)合而成。其原理是通過減少混凝土的用水量，盡早地提高早期強(qiáng)度和防止負(fù)溫下混凝土被凍害 以獲得混凝土的防凍性能。無論是通過 降低混凝土 中毛細(xì)孔 中水的冰點(diǎn)，還是改變結(jié)冰 的結(jié)晶形貌，負(fù)溫下水泥的水化速率都是非常慢的。配制原則是使其具有一定的減水率、一定的引氣性能和相應(yīng)的降低冰點(diǎn)的性能。

1.2 復(fù)合防凍劑的主要成份

復(fù)合防凍劑的主要成份是含早強(qiáng)組分、減水組分、防凍組分、引氣組分。

（1）早強(qiáng)組分：氯鹽、硫酸鹽、硝酸 鹽、亞硝酸鹽、三乙醇胺、甲酸鈣等。其作用是使混凝土能夠獲得較好的早期強(qiáng)度，與防凍組分共同作用，提高防凍效果。

（2）減水組分：萘系高效減水劑、磺化三聚氰胺高效減水劑、氨基磺酸鹽高效減水劑、聚羧酸高效減水劑等，不宜使用帶緩凝作用的普通減水劑。其作用是在一定坍落度情況下，能夠減少用水量20%～30%，強(qiáng)度提高1～2個(gè)等級(jí)，加速早期強(qiáng)度增長。

（3）防凍組分：碳酸鉀、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氯鹽、尿素、甲醇等。其作用是降低水的冰點(diǎn)或破壞冰的晶形，使水泥在負(fù)下繼續(xù)水化，并且在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度。

（4）引氣組分：松香皂類、烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽等。其作用是改善混凝土的抗凍性能和和易性，而且對(duì)混凝土的耐久性有很大好處。

2 復(fù)合防凍劑的摻量對(duì)混凝土拌合物各種性能的影響

隨著復(fù)合防凍劑摻量的增加，混凝土的坍落度、減水率、含氣量均增加，隨著防凍劑摻量的增加，混凝土泌水率降低，顯著改善混凝土拌合物的和易性，降低離析和泌水現(xiàn)象。另外，它可以縮短混凝土凝結(jié)時(shí)間，當(dāng)防凍劑摻量4%時(shí)，有助于早期抗凍強(qiáng)度的形成。下列圖為復(fù)合防凍劑的摻量對(duì)混凝土拌合物各種性能的影響圖（見圖 1～圖 5）。

圖2 防凍劑摻量對(duì)含氣量的影響

圖1 防凍劑摻量對(duì)坍落度的影響

圖3 防凍劑摻量對(duì)減水率的影響

圖4 防凍劑摻量對(duì)泌水率的影響

圖5 防凍劑的摻量對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

3 復(fù)合防凍劑的使用要求

（1）一般來講，防凍劑的摻量應(yīng)根據(jù)未來一周最低氣溫定摻量，其摻量與水泥用量百分比如表1所示。

表1 防凍劑摻量與溫度的關(guān)系

復(fù)合防凍劑的推薦摻量為膠凝材料的4—6%。使用方在使用前，應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。早強(qiáng)防凍劑的實(shí)際摻量根據(jù)施工要求和實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。

（2）摻高效復(fù)合防凍劑的混凝土，宜選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、水泥標(biāo)號(hào)不低于32.5MPa。水泥存放期超過三個(gè)月時(shí)，使用前必須進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，合格后方可使用。

（3）粗、細(xì)骨料必須清潔，不得含有冰、雪等凍結(jié)物及易凍裂的物質(zhì)。

（4）混凝土水灰比不宜超過0.5，水泥用量不宜低于300Kg/cm3。強(qiáng)度等級(jí)不大于C15的混凝土，其水灰比和最少水泥用量可不受此限制（見表2）。

（5）環(huán)境溫度低于-10℃時(shí)，骨料可移入暖棚或采取加熱措施。骨料凍結(jié)成塊時(shí)須加熱，加熱溫度不得高于65℃，并應(yīng)避免灼熱，用蒸汽直接加熱骨料帶入的水分，應(yīng)從拌合水中扣除。

（6）混凝土的澆注溫度不低于10℃。

（7）有防凍要求的混凝土澆筑后，應(yīng)立即用一層塑料膜和一層麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù)，其中麻袋覆蓋在塑料膜的上面。

（8）拆膜后混凝土的表面溫度與環(huán)境溫度之差大于20℃時(shí)，應(yīng)采用保溫材料覆蓋。

（9）應(yīng)采用內(nèi)襯塑料薄膜的塑料編織袋包裝，貯存過程中應(yīng)防潮、防破損。如產(chǎn)品受潮結(jié)塊，粉碎過篩（30目篩）方可使用。

4 結(jié)論

復(fù)合防凍劑可以顯著降低混凝土拌合物的離析和泌水現(xiàn)象，改善混凝土拌合物和易性。縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，提高混凝土的抗凍性，具有較高的冬期施工性能。掌握其防凍機(jī)理并正確使用，可適用于-15℃—-20℃環(huán)境中施工的有早強(qiáng)防凍要求的混凝土工程。

[1] 陳建奎．混凝土外加劑原理與應(yīng)用[M]. 北京：中國計(jì)劃出版社，2004．

[2] 郭延輝，郭京育，趙霄龍，等. 聚羧酸系高性能減水劑研究與工程應(yīng)用[M]．北京：中國鐵道出版社，2007．

[3] 溫金保，祝燁然，王冬，等. 新型無氯早強(qiáng)型防凍劑的研究[J]．新型建筑材料，2006, (6)：37-40．

[4] 宋偉國，陳樹仁. HJD-2混凝土防凍劑的研究及應(yīng)用[J]．低溫建筑技術(shù)，1997,(1)：41-42．

[5] 阮炯正．如何確定混凝土防凍劑的摻量[J]．混凝土，2001，(1)：29-32．

On the Antifreeze Mechanism and the Construction Requirements of Antifreeze Compound

WANG Chao
(Department of Building and Materials Engineering, Hubei University of Education, Wuhan Hubei 430205, China)

Concrete is the most widely used material in construction,. The durability of concrete which is strongly influenced by its frost resistance has raised great attention.Therefore, improving and developing concrete of good frost resistance has very significant economic and social benefits.Using concrete with antifreeze compound can achieve convenient construction , can conserve energy，can save concrete cost and improve the quality of concrete constructed in winter.It can not only reduce the liquid freezing point of concrete ,but can promote freezing and save water as well.Therefore, understanding the antifreeze mechanism and the construction requirements of antifreeze compound can achieve better technical economic benefit.

Compound; Antifreeze; Antifreeze Mechanism; Construction Requirements

TU528.042.6

A

1009－5160(2011)06－0072－03

王超（1965-），男，高級(jí)講師，碩士，研究方向：復(fù)合材料.