淺談冬季施工中混凝土防凍劑的應(yīng)用

叢賀強

（中國能建東電二公司，遼寧 大連 116023）

1 防凍劑的作用機(jī)理及其對混凝土性能的影響

眾所周知，混凝土防凍劑能使混凝土在負(fù)溫下凝結(jié)硬化，并在規(guī)定齡期內(nèi)達(dá)到設(shè)計強度的外加劑為混凝土防凍劑。防凍劑的作用是降低混凝土內(nèi)部水的冰點，使其在低溫情況下不結(jié)冰，則水泥仍可發(fā)生水化反應(yīng)，使混凝土在負(fù)溫下硬化，這為防凍劑在冬季混凝土施工提供了理論依據(jù)和質(zhì)量保證。防凍劑的作用機(jī)理因品種不同而有所差別，通過如下幾個方面的作用，來防止混凝土中水分結(jié)冰，保證混凝土在負(fù)溫情況下強度增長。

1.1 溶于水且降低水的冰點

許多無機(jī)化學(xué)物質(zhì)，如氯化鈉、氯化鈣、亞硝酸鈣、硝酸鈣等溶于水，并能不同程度地降低水的冰點。有機(jī)化學(xué)物中，如甲醇、尿素等也可降低水的冰點。

1.2 促進(jìn)水泥水化速率，加快混凝土凝結(jié)、硬化

氯化鈉、氯化鈣、亞硝酸鈣、硫酸鈣、硫酸鈉等均會對水泥水化起到促進(jìn)作用。使水泥水化加速，水化產(chǎn)物大量形成，凝結(jié)和硬化提前，較早地建立起混凝土臨界強度，抵抗內(nèi)部水分結(jié)冰產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)破壞作用。

1.3 適當(dāng)引氣，緩沖冰漲壓力

可以使混凝土拌合過程中適當(dāng)引入微性氣泡。降低混凝土拌合物和硬化混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，也降低混凝土內(nèi)部水分結(jié)冰所產(chǎn)生的冰晶壓力。

1.4 降低水膠比，減少拌合用水量

幫助混凝土在滿足和易性情況下，降低水膠比，減少用水量。增進(jìn)早期強度的發(fā)展，減少混凝土內(nèi)部可凍結(jié)的自由水。

2 防凍劑冬季施工應(yīng)用要點

2.1 保證混凝土防凍臨界強度

在環(huán)境溫度降低到外加劑使用溫度前，混凝土必須達(dá)到抗凍臨界強度，這樣混凝土才是安全的，否則混凝土有可能被凍壞。混凝土的使用溫度越低，說明該防凍劑的防凍效果越好，混凝土越有更多的時間來增長強度。

2.2 確定防凍劑合適的摻量

每一種防凍劑都有一個較佳的摻量范圍，低于此摻量，混凝土早期強度建立較慢，混凝土內(nèi)部水的冰點降不到足以抵抗外界負(fù)溫的程度，所以防凍劑的摻量往往較高。而防凍劑的摻量過高，則所含鹽類對混凝土的性能產(chǎn)生不利影響。

2.3 摻防凍劑混凝土所用原材料，應(yīng)符合相關(guān)要求

如水泥存放期超過3 個月，使用前必須復(fù)試，合格后方可使用；粗、細(xì)集料必須清潔，不得含有冰、雪等凍結(jié)物及易裂的物質(zhì)；儲存液體防凍劑的設(shè)備應(yīng)有保溫措施。

2.4 摻防凍劑混凝土的養(yǎng)護(hù)

在負(fù)溫條件下養(yǎng)護(hù)時，不得澆水，混凝土澆注后，立即用塑料薄膜及保溫材料覆蓋，初期養(yǎng)護(hù)溫度不得低規(guī)定溫度。當(dāng)混凝土溫度降至規(guī)定溫度時，混凝土強度必須達(dá)到受凍臨界強度。當(dāng)最低氣溫不低于-10℃時，混凝土抗壓強度不得小于3.5MPa，當(dāng)最低氣溫不低于-15℃時，混凝土抗壓強度不得小于4.0MPa，當(dāng)最低溫度不低于-20℃時，混凝土抗壓強度不得小于5.0MPa。拆模后混凝土的表面溫度與環(huán)境溫度之差大于20℃時，采用保溫材料覆蓋保護(hù)。

3 工程應(yīng)用實例

下面以華電萊州二期工程2×1000MW 超超臨界機(jī)組工程冬季施工為例，闡述防凍劑在混凝土冬季施工中的應(yīng)用。

3.1 采取的措施

1） 使用龍口林港的PO42.5 普通硅酸鹽水泥；2） 在混凝土中摻入青州大明防凍減水劑DM306，摻量為5.6%；3）混凝土拌合用水采用加熱方式，水溫控制在60oC 左右；4）控制混凝土入模溫度≥10oC；5） 適當(dāng)廷長混凝土攪拌時間；6） 采取積極的混凝土保溫養(yǎng)護(hù)措施，混凝土灌注完畢后，應(yīng)及時對其表面用塑料布及其它保溫材料覆蓋；7） 混凝土澆筑前先清除模板和鋼筋上的污垢，不得用蒸汽直接融化冰雪以免再度結(jié)冰；8） 制作相應(yīng)齡期的混凝土同條件試塊，以便隨時掌握混凝土強度增長情況。

3.2 試驗室試配及施工配合比

下面以2018年12月施工的脫硫電控樓為例：

混凝土設(shè)計強度等級為C30、施工要求坍落度140～160mm、施工期間的平均最低氣溫-14oC、在此項工程施工前，試驗室進(jìn)行了試配及施工摸擬同條件養(yǎng)護(hù)試塊抗壓強度試驗。

1） 試驗室試配配合比：

表1 脫硫電控樓混凝土配合比 單位：kg/m3

2） 試驗室試配強度反饋值：

根據(jù)以上配合比，我們分別成型了5 組7d、28d 混凝土同條件混凝土抗壓強度試塊，5 組相應(yīng)齡期的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊得到以下數(shù)據(jù)（表二、表三）：

表2 脫硫電控樓各齡期混凝土同條件試塊抗壓強度一覽表

以上數(shù)據(jù)表明，在混凝土中摻入DM306 防凍劑后，可保證混凝土在負(fù)溫條件下正常凝結(jié)硬化，可以使混凝土在負(fù)溫條件下強度有效增長，在保證混凝土質(zhì)量的同時，使混凝土冬季施工如期進(jìn)行。從而使混凝土的施工工期得以確保，這是混凝土防凍劑在冬季施工中應(yīng)用的確切利益所在，具有積極的社會意義。

表3 脫硫電控樓各齡期混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊抗壓強度一覽表