混凝土防凍泵送劑應(yīng)用中幾個(gè)問(wèn)題的探討

薛躍強(qiáng)，孫淑芹，孟銳，黎思幸

（1.北京天潤(rùn)建設(shè)有限公司混凝土分公司，北京　102209；2.北京虎躍混凝土有限公司，北京　100076；3.北京東方新綠科技發(fā)展有限公司，北京　102200）

混凝土防凍泵送劑應(yīng)用中幾個(gè)問(wèn)題的探討

薛躍強(qiáng)1，孫淑芹1，孟銳2，黎思幸3

（1.北京天潤(rùn)建設(shè)有限公司混凝土分公司，北京102209；2.北京虎躍混凝土有限公司，北京100076；3.北京東方新綠科技發(fā)展有限公司，北京102200）

本文介紹了混凝土防凍劑產(chǎn)品的概念、防凍組分和作用。通過(guò)對(duì)防凍型泵送劑適用標(biāo)準(zhǔn)的討論，對(duì)當(dāng)前防凍泵送劑在市場(chǎng)和應(yīng)用中存在的問(wèn)題提出了看法和建議。

防凍泵送劑；防凍組分；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

0　前言

冬期混凝土施工通常采用蓄熱法和摻加防凍劑等方法來(lái)保證混凝土免受凍害。研究如何提高防凍劑質(zhì)量和正確使用防凍劑，對(duì)保證工程施工質(zhì)量具有十分重要的意義。

混凝土防凍劑是冬季負(fù)溫條件下施工摻用的外加劑。摻用防凍劑能在規(guī)定溫度下，顯著降低混凝土的冰點(diǎn)，細(xì)化冰晶，使混凝土的液相不凍結(jié)或保持一定數(shù)量的液相水，保證水泥的水化作用，并在一定的時(shí)間內(nèi)獲得預(yù)期強(qiáng)度，混凝土在低溫下不至于凍脹而受損破壞。臨界強(qiáng)度理論認(rèn)為水泥水化到一定程度時(shí)混凝土中所含的水一部分用于水化，而使混凝土達(dá)到一個(gè)最小臨界強(qiáng)度，待溫度升高時(shí)強(qiáng)度持續(xù)增長(zhǎng)并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。混凝土中的水分子可以被較有序地吸附在毛細(xì)管內(nèi)壁和各種水化產(chǎn)物內(nèi)部，形成了早期抗凍臨界強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)機(jī)理，摻入防凍劑目的就是降低自由水的冰點(diǎn)使水泥的水化繼續(xù)進(jìn)行，而使混凝土達(dá)到這樣的臨界強(qiáng)度。

目前，商品混凝土已經(jīng)在全國(guó)范圍內(nèi)包括大中小城市及城鎮(zhèn)都得到了普及，冬季施工時(shí)從技術(shù)上需要防凍型泵送劑，或者減水劑+防凍劑雙摻。市場(chǎng)上的復(fù)合防凍劑實(shí)際上就是防凍型泵送劑或者叫防凍型減水劑，其中均含有降低冰點(diǎn)的組分、減水組分、改善毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)的組分、促進(jìn)水泥早強(qiáng)的組分等。

1　常用的防凍成分及選擇

可作為混凝土防凍劑的防凍組分很多，按其成分可分為無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、水溶性有機(jī)化合物類(lèi)、復(fù)合類(lèi)。無(wú)機(jī)鹽類(lèi)：以亞硝酸鹽、硝酸鹽等無(wú)機(jī)鹽為防凍組分的外加劑；有機(jī)化合物類(lèi)：以醇類(lèi)等有機(jī)化合物為防凍組分的外加劑；復(fù)合類(lèi)：以有機(jī)或無(wú)機(jī)防凍組分，再?gòu)?fù)合早強(qiáng)、引氣、減水等組分的外加劑。

按照所起的作用分，一類(lèi)化學(xué)品與水共溶后能降低水的冰點(diǎn)溫度，使混凝土在負(fù)溫下仍能進(jìn)行水化，如硝酸鈉、氯化鈉等。但是用量不足會(huì)使混凝土凍結(jié)，仍然會(huì)造成凍害。另一類(lèi)是既能降低水的冰點(diǎn)，也能使冰的晶格構(gòu)造嚴(yán)重變形，無(wú)法形成凍脹應(yīng)力破壞水化礦物構(gòu)造而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度受損，如尿素，甲醇等。

各種防凍組分主要有：氯化鈉、氯化鈣、亞硝酸鹽、硝酸鹽、甲醇，尿素（室外），乙二醇，三乙醇胺，甲酸鈣，硫酸鈉、硫氰酸鈉等。其中：（1）氯化鈉、氯化鈣等會(huì)引起鋼筋銹蝕，縮短鋼筋混凝土使用使命；（2）為防止混凝土堿集料反應(yīng)，行業(yè)及地方標(biāo)準(zhǔn)均要求對(duì)混凝土堿含量進(jìn)行限制，因此金屬鹽被禁止或者在量上需大幅減少；（3）GB 18588-2001《室內(nèi)裝飾裝修材料混凝土外加劑中釋放氨的限量》對(duì)釋放氨限量的要求，氨含量限制被納入強(qiáng)制性認(rèn)證。按上述規(guī)定，氯鹽、尿素將被排除在外，鈉鹽基本上被禁止使用，雖然甲醇防凍效果較好，也沒(méi)有明確列入被強(qiáng)制限制的行列，但其實(shí)也對(duì)環(huán)境的危害性很大，其他一些防凍性組分則價(jià)格較高，如乙二醇、亞硝酸鈣等，因此可選的防凍組分不但少而且貴，正說(shuō)明了好的防凍劑產(chǎn)品成本高是毋庸置疑的。

2　防凍劑組分復(fù)合的討論

對(duì)于復(fù)合型防凍泵送劑，減水組分的絕對(duì)量幾乎不變，即不隨氣溫變化，而防凍組分一般隨氣溫降低而增加，混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)減水和防凍的要求是變化的：如高強(qiáng)度等級(jí)混凝土單位水泥用量大，達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間就短，不需要很多的防凍組分、卻需要更多的減水組分。上述多因素致使減水劑和防凍劑恰當(dāng)?shù)钠ヅ溆须y度，往往造成防凍組分的不足或浪費(fèi)，說(shuō)明采用減水劑與防凍劑復(fù)合的方法在某種程度上是不盡合理的。如當(dāng)年流行的膨脹劑和減水劑雙組分復(fù)合產(chǎn)品（HEA）被禁也是同樣道理。

把防凍劑、泵送劑分別單獨(dú)作為產(chǎn)品，在摻用泵送劑的同時(shí)再對(duì)防凍劑進(jìn)行大坍落度試驗(yàn)則可以解決好偏離實(shí)際的問(wèn)題，操作起來(lái)更為合理些。

3　防凍劑摻量的討論

防凍劑在實(shí)際應(yīng)用中，摻量對(duì)性能具決定性的作用，足夠的含量及摻量才能保證免受凍害。一般地，防凍劑的摻量是依據(jù)外加劑廠提供的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中確定的參考用量，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)判定防凍組分在不同溫度下的摻量。

根據(jù)前述，影響復(fù)合型防凍泵送劑摻量的因素主要體現(xiàn)在氣溫條件和混凝土強(qiáng)度等級(jí)兩方面。氣溫是逐漸變化的，從 0℃～-5℃～-10℃～-15℃～-20℃ 溫度時(shí)間段所需的產(chǎn)品或者摻量實(shí)際是可變的，廠家也往往使用階梯型的產(chǎn)品或調(diào)節(jié)摻量來(lái)適應(yīng)需要。但這樣會(huì)給型式檢測(cè)、使用者的質(zhì)量檢驗(yàn)、使用方法等帶來(lái)難度。

再談?wù)勀壳笆袌?chǎng)上防凍劑的合理?yè)搅繂?wèn)題。最早的研究論文及出版的書(shū)籍，報(bào)道防凍劑的摻量多在總膠量 2%～5%（固含）范圍，對(duì)寒冷地區(qū)甚至更高。而目前復(fù)合型防凍泵送劑的摻量普遍被減小了，特別是華北地區(qū)，比如北京、天津地區(qū)，減水劑與防凍劑復(fù)合后的摻量被混凝土或者外加劑商家確定為 1.5%～2.5%，部分商混企業(yè)到冬季居然要求摻量與夏秋季純泵送劑一樣，并且價(jià)格不變。不要以為造成防凍劑摻量下降是技術(shù)提高了，而純粹是人為降低成本造成的。很明顯，低摻量低價(jià)格的防凍劑，含有的防凍組分少了又少（減去約 1.5%～2%的泵送劑成分后僅剩余 0%～0.5%的防凍組分），防凍效果從何保證？惡劣的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)狀況，必將導(dǎo)致外加劑廠家在夾縫中生存、產(chǎn)品質(zhì)量下降。建筑質(zhì)量，百年大計(jì)，有關(guān)部門(mén)應(yīng)深入開(kāi)展市場(chǎng)調(diào)研和技術(shù)研究，結(jié)合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及時(shí)給出針對(duì)性的控制措施。

4　復(fù)合型防凍泵送劑適用標(biāo)準(zhǔn)的討論

目前，商品泵送混凝土幾乎占據(jù)了混凝土工程中的全部。市場(chǎng)上幾乎都不單獨(dú)使用減水劑和防凍劑，而是使用復(fù)合型泵送防凍劑。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍是獨(dú)立套用 JC 473-2001《混凝土泵送劑》和 JC 475-2004《混凝土防凍劑》標(biāo)準(zhǔn)。由于冬季泵送混凝土在施工中坍落度大，而按 JC 475-2004《混凝土防凍劑》控制基準(zhǔn)混凝土和受檢混凝土的坍落度(80±10)mm ，受檢混凝土的水灰比就比基準(zhǔn)混凝土大幅減少而提高了相對(duì)強(qiáng)度，無(wú)疑就高估了防凍泵送劑的防凍能力，導(dǎo)致的結(jié)果是對(duì)防凍型泵送劑的要求大幅度降低了。

2012 年 8 月 1 日起建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JG/T 377—2012《混凝土防凍泵送劑》正式實(shí)施，為防凍泵送劑的產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了一個(gè)新的技術(shù)依據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)配合比為：水泥用量為 360kg/m3、砂率為 43%～47%，坍落度為 (210±10)mm 左右。筆者認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)更貼合了工程實(shí)際情況，認(rèn)真執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)能更好的約束復(fù)合型防凍劑企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量。

在執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也存在幾個(gè)問(wèn)題需要引以注意：（1）該標(biāo)準(zhǔn)仍然有基準(zhǔn)混凝土作為對(duì)比，而基準(zhǔn)混凝土為不摻外加劑和純水泥的流態(tài)混凝土，實(shí)際上不摻外加劑、純水泥的混凝土在坍落度 (210±10)mm 時(shí)幾乎難有好的和易性可言，因此達(dá)到需要的流動(dòng)性時(shí)用水量不敏感，非常難以確定。希望研究改“不摻減水劑”為“摻用某減水率減水劑”作為基準(zhǔn)混凝土的可能性；（2）需注意引導(dǎo)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解。即便是同水膠比條件下，大坍落度混凝土的防凍能力要比低坍落度混凝土差很多，因此采用 JG/T 377-2012《混凝土防凍泵送劑》，滿(mǎn)足防凍要求的產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)比滿(mǎn)足 JC 475-2004《混凝土防凍劑》標(biāo)準(zhǔn)高，而市場(chǎng)上已經(jīng)多年執(zhí)行 JC 475-2004《混凝土防凍劑》，為滿(mǎn)足新標(biāo)準(zhǔn)將必然導(dǎo)致同等摻量條件下防凍劑成本有較大增加。有關(guān)方面應(yīng)重視這些技術(shù)問(wèn)題，防止市場(chǎng)、產(chǎn)品成本、質(zhì)量的相互背離，各種標(biāo)準(zhǔn)之間的矛盾或混亂。

5　結(jié)論

（1）防凍劑的組分選擇受堿、氯、氨各種技術(shù)限制，具有較好防凍效果、危害性小的優(yōu)質(zhì)防凍劑產(chǎn)品防凍組分可選擇范圍小、產(chǎn)品成本高。

（2）防凍型泵送劑的防凍組分和減水組分的用量難以較好匹配影響摻量的氣溫、設(shè)計(jì)強(qiáng)度、質(zhì)量檢測(cè)等因素，說(shuō)明采用減水劑與防凍劑復(fù)合的方法在某種程度上是不盡合理的。

（3）市場(chǎng)上對(duì)復(fù)合型泵送防凍劑的低摻量不合理要求，是導(dǎo)致質(zhì)量低劣產(chǎn)品的主要原因。應(yīng)深入開(kāi)展市場(chǎng)調(diào)研和技術(shù)研究，采取合理的針對(duì)性控制措施。

（4）復(fù)合型防凍泵送劑坍落度大，采用 JG/T 377—2012《混凝土防凍泵送劑》更貼近工程實(shí)際情況，但該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防凍劑的要求比 JC 475-2004《混凝土防凍劑》標(biāo)準(zhǔn)更高，合格防凍劑的成本會(huì)有較大增加，建議有關(guān)方面重視這些技術(shù)問(wèn)題，防止市場(chǎng)、技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量、成本的相互背離，執(zhí)行新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)出現(xiàn)的突出矛盾。

[1] 熊大玉，王小虹．混凝土外加劑．化學(xué)工業(yè)出版社，北京：2002，1．

[2] 潘科峰，王子明．混凝土防凍劑配制新思路．低溫建筑技術(shù)，200，04．

[3] 王龍志，陳國(guó)華．淺談混凝土防凍泵送劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及工程應(yīng)用，商品混凝土．2013，01．

［通訊地址］北京昌平區(qū)北七家鎮(zhèn)平西府北京天潤(rùn)建設(shè)有限公司混凝土分公司（102209）

Discussion on several problems of concrete anti-freezing and pumping admixture application

Xue Yueqiang1, Sun Shuqin1, Mengrui2, Li Sixng3
(1.Beijing Tianrun construction Co., Ltd. concrete branch company, Beijing 102209; 2.Beijing Huyue concrete Co., Ltd. Beijing 100076; 3.Beijing Oriental Greenth technology development Co., Ltd. Beijing 102200)

The concept of concrete antifreeze admixture ,component and function was introduced in this paper. Through the discussion of anti-freezing pumping agent applicable standards, the viewpoint and suggestions to the problems existing in the current market and applications of anti-freezing and pumping agent are presented.

anti-freezing and pumping admixture; antifreeze component; technical standard

薛躍強(qiáng)（1964-)，男，北京，工程師。