關(guān)于負(fù)溫混凝土的受凍臨界強(qiáng)度的探討

趙恒樹

（山東臨沂魯班混凝土有限公司，山東 臨沂 276037）

關(guān)于負(fù)溫混凝土的受凍臨界強(qiáng)度的探討

趙恒樹

（山東臨沂魯班混凝土有限公司，山東 臨沂 276037）

本文對《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ104-97、《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2003和《混凝土防凍劑》JC475-2004中負(fù)溫混凝土的“受凍臨界強(qiáng)度”進(jìn)行探討。

負(fù)溫混凝土；受凍臨界強(qiáng)度；防凍臨界強(qiáng)度；保溫養(yǎng)護(hù)

0 前言

最近研讀了張波、張曉光、孫啟斌在《中國混凝土進(jìn)展2010》所發(fā)表的“早期養(yǎng)護(hù)對現(xiàn)代混凝土的重要意義”的文章，感覺其實踐經(jīng)驗切實可行，對現(xiàn)代混凝土的施工和養(yǎng)護(hù)具有指導(dǎo)作用，很值得建筑行業(yè)的管理者們認(rèn)真學(xué)習(xí)，付諸實施。但對其中5（2）條所述的“摻防凍劑的混凝土受凍臨界強(qiáng)度”一說頗有異議。下面就 《建筑工程冬期施工規(guī)程》 JGJ104-97、《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2003和《混凝土防凍劑》JC475-2004中對負(fù)溫混凝土的“受凍臨界強(qiáng)度”進(jìn)行探討。

1 標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程的有關(guān)規(guī)定

《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ104—97在7.1.1條對摻用防凍劑的混凝土受凍臨界強(qiáng)度作出規(guī)定：“當(dāng)室外最低氣溫不低于-15℃時不得小于4.0N/mm2,當(dāng)室外最低氣溫不低于-30℃時不得小于5.0N/mm2”。在7.7負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法中作了如下規(guī)定：

7.7.1 混凝土負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法適用于不易加熱保溫且對強(qiáng)度增長無特殊要求的結(jié)構(gòu)工程。

7.7.2 采取負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法施工的混凝土，宜使用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，混凝土澆筑后的起始養(yǎng)護(hù)溫度不應(yīng)低于5℃，并應(yīng)以澆筑后5d內(nèi)的預(yù)計日最低氣溫來選用防凍劑。

7.7.3 混凝土澆筑后，裸露表面應(yīng)采用塑料薄膜覆蓋保護(hù)。

7.7.4 采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法應(yīng)加強(qiáng)測溫。當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度降到防凍劑規(guī)定溫度之前，混凝土的抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合本規(guī)程第7.1.1的規(guī)定。

《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2003第7章“防凍劑”的“7.3 施工”中規(guī)定：

7.3.1 防凍劑的選用應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 在日最低氣溫為0～-5℃，混凝土采用塑料薄膜和保溫材料覆蓋養(yǎng)護(hù)時，可采用早強(qiáng)劑或早強(qiáng)減水劑；

2 在日最低氣溫為-5～-10℃、-10～-15℃、-15～-20℃，采用上述保溫措施時，宜分別采用規(guī)定溫度為-5℃、-10℃、-15℃的防凍劑；

3 防凍劑的規(guī)定溫度為按《混凝土防凍劑》（JC475）規(guī)定的試驗條件成型的試件，在恒負(fù)溫條件下養(yǎng)護(hù)的溫度。施工使用的最低氣溫可比規(guī)定溫度低5℃。

7.3.6 摻防凍劑混凝土攪拌時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 嚴(yán)格控制防凍劑的摻量；

4 摻防凍劑混凝土拌合物的出機(jī)溫度：嚴(yán)寒地區(qū)不得低于15℃；寒冷地區(qū)不得低于10℃。入模溫度：嚴(yán)寒地區(qū)不得低于10℃，寒冷地區(qū)不得低于5℃。

7.3.9 摻防凍劑混凝土的養(yǎng)護(hù)，應(yīng)符合下列規(guī)定:

1 在負(fù)溫條件下養(yǎng)護(hù)時，不得澆水，混凝土澆筑后，應(yīng)立即用塑料薄膜及保溫材料覆蓋，嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)保溫措施；

2 初期養(yǎng)護(hù)溫度不得低于規(guī)定溫度；（5℃）

3 當(dāng)混凝土溫度降到（防凍劑的）規(guī)定溫度時，混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度；當(dāng)最低氣溫不低于-10℃時，混凝土抗壓強(qiáng)度不得小于3.5MPa；當(dāng)最低氣溫不低于-15℃時，混凝土抗壓強(qiáng)度不得小于4.0MPa；當(dāng)最低氣溫不低于-20℃時，混凝土抗壓強(qiáng)度不得小于5.0MPa；

4 拆模后混凝土的表面溫度與環(huán)境溫度之差大于20℃時，應(yīng)采用保溫材料覆蓋養(yǎng)護(hù)（這主要適用于大體積混凝土）。

《混凝土防凍劑》 JC475-2004在 “6 試驗方法”中的 “6.2.4.1 試件制作”規(guī)定：

基準(zhǔn)混凝土試件和受檢混凝土試件應(yīng)同時制作?；炷猎嚰谱骷梆B(yǎng)護(hù)參照GB/T50080進(jìn)行，但摻與不摻防凍劑混凝土坍落度為80±10mm，試件制作采用振動臺振實，振動時間為10～15s。摻防凍劑的受檢混凝土試件在（20±3）℃環(huán)境溫度下按照表4規(guī)定的時間預(yù)養(yǎng)后移入冰箱（或冰室）內(nèi)并用塑料布覆蓋試件，其環(huán)境溫度應(yīng)于3～4h內(nèi)均勻地降至規(guī)定溫度，養(yǎng)護(hù)7d后（從成型加水時間算起）脫模，放置在（20±3）℃環(huán)境溫度下解凍，解凍時間按表4的規(guī)定。解凍后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗或轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。（防凍劑的規(guī)定溫度為-5℃時，其預(yù)養(yǎng)時間為6h，其解凍時間為6h；其他規(guī)定溫度等級每降低一級，其預(yù)養(yǎng)和解凍時間縮短1h）。

表4 不同規(guī)定溫度下混凝土試件的預(yù)養(yǎng)和解凍時間

2 對受凍臨界強(qiáng)度等問題的探討

《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ104—97和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119—2003都對摻防凍劑混凝土的受凍臨界強(qiáng)度作出了規(guī)定：即混凝土內(nèi)部溫度降到規(guī)定溫度時，混凝土的抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度。其中的“規(guī)定溫度”即是《混凝土防凍劑》JC475—2004中確定的-5℃、-10℃、-15℃的防凍劑產(chǎn)品等級。當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度降到上述負(fù)溫度時，混凝土自身已經(jīng)遭受凍結(jié)，又怎能談受凍臨界強(qiáng)度呢？這時所說的“混凝土受凍臨界強(qiáng)度”應(yīng)當(dāng)確切地稱之為“混凝土的防凍臨界強(qiáng)度（即防止混凝土遭受凍害的臨界強(qiáng)度）”。如果把摻防凍劑混凝土與普通混凝土都要求按“受凍臨界強(qiáng)度”實施，那我們摻防凍劑還有什么用呢？其實規(guī)程和規(guī)范對這一規(guī)定的原意是：“摻防凍劑混凝土的內(nèi)部溫度降到所用防凍劑的規(guī)定溫度時，該混凝土應(yīng)具有一定的強(qiáng)度來抵抗更低溫度的凍脹破壞”。而事實上這一規(guī)定對商品混凝土是不符合實際的，因為商品混凝土大多數(shù)都是在晚上施工，而混凝土的凝結(jié)時間大都在15小時以上，還沒有等到混凝土終凝，就已經(jīng)凍實了（大體積混凝土除外），哪能等到具有一定的強(qiáng)度后才可到達(dá)規(guī)定的溫度呢？施工的實際情況與混凝土防凍劑的試驗環(huán)境比較接近。摻入了合格防凍劑（防凍泵送劑）的混凝土在負(fù)溫條件下同樣會凍結(jié)，只是因摻入了防凍劑而改變了混凝土內(nèi)部的冰晶結(jié)構(gòu)，使混凝土在凍結(jié)情況下不會發(fā)生凍脹破壞，并且還能增長強(qiáng)度。

《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119—2003第7章“防凍劑”的“7.3 施工”中第3款規(guī)定：“施工使用的最低氣溫可比規(guī)定溫度降低5℃”。這一規(guī)定是合理的，因為防凍劑在試驗時的溫度是恒負(fù)溫連續(xù)7天，要比實際的環(huán)境溫度嚴(yán)酷的多，試驗時只在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，根本沒有進(jìn)行保溫。因此筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)把規(guī)范和規(guī)程中的“混凝土內(nèi)部溫度降到規(guī)定溫度時，混凝土的抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度?！毙薷臑椤盎炷羶?nèi)部溫度降到規(guī)定最低溫度時，混凝土的抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到防凍臨界強(qiáng)度。”如果混凝土內(nèi)部溫度降到規(guī)定最低溫度時，混凝土的抗壓強(qiáng)度還達(dá)不到防凍臨界強(qiáng)度，該混凝土有可能遭受部分凍害；否則就必須對混凝土進(jìn)行保溫，使混凝土內(nèi)部溫度高于所用防凍劑規(guī)定的最低溫度。如果該地區(qū)最低溫度為-10℃，而攪拌混凝土?xí)r使用了-10℃的防凍劑，在澆筑混凝土?xí)r只需在其表面覆蓋一層塑料薄膜即可，不需要再進(jìn)行保溫。當(dāng)然再在塑料薄膜上覆蓋保溫材料更有利于混凝土早期強(qiáng)度的增長，加快施工進(jìn)度，減少低溫對混凝土強(qiáng)度的影響。因此《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119—2003第7章“防凍劑”的“7.3 施工”中第7.3.9條第1款規(guī)定：“混凝土澆筑后，應(yīng)立即用塑料薄膜及保溫材料覆蓋，嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)保溫措施”這樣規(guī)定對冬期施工的混凝土是很有好處的。

摻防凍劑混凝土在較低的負(fù)溫條件下養(yǎng)護(hù)時，其600℃·d的抗壓強(qiáng)度仍然低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度。因此，在設(shè)計冬期生產(chǎn)（施工）配合比時，應(yīng)提高配合比的設(shè)計強(qiáng)度10%或更大一些。

建議在修訂《建筑工程冬期施工規(guī)程》時，應(yīng)對負(fù)溫養(yǎng)護(hù)作出具體規(guī)定。即柱子在拆模后立即用塑料薄膜纏裹嚴(yán)密；墻類構(gòu)件在拆模后應(yīng)立即涂刷養(yǎng)護(hù)劑（養(yǎng)護(hù)劑必須檢驗合格）；板類構(gòu)件在澆筑完成后立即隨抹隨覆蓋一層塑料薄膜；當(dāng)需要放線時，可用裁紙刀把影響放線處的塑料薄膜裁掉，不得全部揭起。

[1]張波，張曉光，孫啟斌.早期養(yǎng)護(hù)對現(xiàn)代混凝土的重要意義[A].中國混凝土進(jìn)展2010[C].北京：中國新聞聯(lián)合出版社，2010：120-125

[2]JGJ104-97.建筑工程冬期施工規(guī)程[S]

[3]GB50119-2003.混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S]

[4]JC475-2004.混凝土防凍劑[S]

[5]GB50204-2002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S]

[單位地址]山東臨沂魯班混凝土有限公司（276037）

趙恒樹（1955-），男，工程師，企業(yè)專家委員會委員。