摘要：分析了混凝土受凍成因及防凍劑的抗凍機理，結(jié)合實例探討混凝土防凍劑在冬期施工中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：混凝土防凍劑應(yīng)用
1 前言
我國北方地區(qū)，冬季混凝土施工應(yīng)用防凍劑的目的主要是為了防止混凝土的凍害，使?jié)沧⒌幕炷聊茉谪摐叵吕^續(xù)硬化，從而達到設(shè)計要求的強度。混凝土在冬季施工中采用負溫法摻用防凍劑，與以往冬季施工中通常采用的加熱方法相比，具有設(shè)備簡單，投資少，節(jié)約能源，使用方便等優(yōu)點。
2 混凝土摻防凍劑的抗凍機理
2.1 混凝土受凍成因及防凍劑抗凍原理
(1) 混 凝土 是一種多孔性材料，受凍害具有三個重要條件:溫度、水、混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔的空隙狀況，三者缺一構(gòu)不成危害?；炷猎谟不泻陀不笮纬稍S多大小不同的孔隙及相互連通的毛細孔通道。這些孔隙和毛細孔通道充滿水，當溫度降到負溫后，使水相轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹，造成凍害。
復合型防凍劑的組分一般由防凍劑、早強劑、減水劑和引氣劑組成。其中:①防凍劑能降低混凝土中液相冰點，使混凝土在一定負溫度下有部分不凍水存在，保證混凝土不遭受凍害并在一定時間里獲得預期強度。
②早強劑促進混凝土早期強度的生成，使其及早達到臨界強度以防凍害。
③減水劑除了保持混凝土需要的和易性及降低用水量之外，它還有分散作用，使水泥成為細小的、彼此分離的單個粒子，均勻地分布于水中。從而達到改善混凝土孔隙結(jié)構(gòu)，降低混凝土中可凍水含量，并使凍晶粒度小且分散，以減輕冰的破壞作用。
④引氣劑則使混凝土在攪拌過程中帶人空氣，形成很多封閉型微氣孔，以緩解冰的凍脹應(yīng)力破壞，提高混凝土的防早期凍害性能。
2.2 防凍劑主要性能與技術(shù)指標
常用的防凍劑品種主要有:NON-F混凝土復合型防凍外加劑，MN-F混凝土復合型防凍外加劑。主要性能和指標見表1。
2.3 防凍劑選用遵循的原則
(1) 在日最低氣溫為－5℃時，當混凝土采用一層塑料薄膜和兩層草袋或其它代用品覆蓋養(yǎng)護時，可選用早強劑或早強減水劑代替抗凍劑。
(2) 在日最低氣溫為一59℃ ,-10℃和一15℃時，仍采用上述保溫措施時，可分別采用規(guī)定溫度為一5℃、-10℃和一15℃的防凍劑。同時要執(zhí)行我國現(xiàn)行規(guī)范GB50204-92的各項凍施規(guī)定。
(3) 選擇的防凍劑需經(jīng)省級以上建設(shè)行政主管部門認可。防凍劑在工程應(yīng)用前根據(jù)使用說明書中各項技術(shù)指標進行模擬試驗，確定混凝土配合比，避免由于摻量不當造成質(zhì)量問題。
2.4摻防凍劑混凝土配合比設(shè)計
(1) 采用 JC415-92混凝土防凍劑標準中的有關(guān)試驗標準和化驗方法。
(2)摻引氣組份的防凍劑混凝土的砂率應(yīng)比不摻時降低2%-3%。防凍劑的摻量應(yīng)根據(jù)施工溫度、通過試驗確定。
(3)混凝土水灰比宜按:C20混凝土0.5～0 .6, C20混凝土0.35-0.45。
(4)C20和C40混凝土水泥用量均不宜低于300 kg/m3，重要承重、薄壁結(jié)構(gòu)的混凝土水泥用量可增加10%。
3 摻防凍劑混凝土的應(yīng)用實例
大慶石化公司480k t/a裂解改造工程壓縮機混凝土樁基礎(chǔ)，樁型為鉆孔灌注樁，C40混凝土中摻人復合型早強抗凍劑NON-F，其摻量為10%(占水泥質(zhì)量)。試驗樁需要30d固化期后才能進行靜載試驗，試驗合格后方能施工，于三月初開始冬季施工，室外溫度一12-29℃。凍結(jié)深度因裝置區(qū)小氣候影響只有1.6m深?？紤]凍土吸熱混凝土強度會降低問題，含在凍土層混凝土樁采用大鉆具將凍土鉆開，較原樁徑增大20 cm，凍土部分樁采用木模使混凝土與凍土隔開。凍層以下的地溫為6-7℃時混凝土樁不能產(chǎn)生凍害?；炷僚浜媳扔稍囼炇姨峁?，見表2。
從表2,3 看出，(1)試塊3d抗壓強度15.2M Pa超過混凝土受凍臨界強度3.5MPa的要求。(2)試塊7d抗壓強度29.45 MPa達到設(shè)計強度73%，超過產(chǎn)品技術(shù)指標50%的要求。(3際準養(yǎng)護7d，抗壓強度38.2 MPa，達到設(shè)計強度95%。
4 冬季混凝土摻防凍劑施工的注意事項
(1) 摻防凍劑混凝土的原材料必須符合冬施要求。所用水泥應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥標號不應(yīng)低于425#,嚴禁使用高鋁水泥。
(2) 使用防凍劑要注意摻加方法。對于防凍劑中含有不溶物或溶解度小的鹽類，必須以粉狀與水泥一起摻加。需配成溶液使用時，應(yīng)使充分溶解并攪拌均勻，并控制其濃度和每次加入量。如果采用復合型防凍劑時，要考慮它們的共溶性。若不共溶，應(yīng)分別配成溶液后，分別加入混凝土中。為加速溶解，可采用40～60℃的熱水配制成溶液后，分別加人混凝土中。以粉狀加人的防凍劑，如有受潮結(jié)塊，應(yīng)磨細通過0.63mm篩后方可使用。
(3) 要嚴格控制摻量，根據(jù)施工期日最低氣溫為一10℃ ,-15℃,-20℃，可以分別采用規(guī)定溫度為-5℃ ,-10℃ ,-15℃的防凍劑。不同防凍劑的摻量，差別很大。摻量不準時對混凝土的性能影響很大，過量會使混凝土凝速太快，造成施工困難、構(gòu)件表面析鹽嚴重，影響外裝飾質(zhì)量。摻量過多反而降低混凝土強度，轉(zhuǎn)人正溫養(yǎng)護后強度仍不增長。如果摻量不足，混凝土結(jié)構(gòu)凍壞?，F(xiàn)在正逐漸向低含堿、低摻量方向發(fā)展，這有利于防范堿骨料反應(yīng)對混凝土的危害。
(4) 防凍劑混凝土攪拌時間應(yīng)比不摻防凍劑的延長50%，從而保證防凍劑在混凝土中均勻分布使混凝土強度一致。盡量縮短運輸和澆灌時間。為了提高混凝土早期強度，混凝土人模溫度不得低于一5℃。
(5) 采用復合型防凍劑中有引氣劑混凝土應(yīng)采用負溫法養(yǎng)護，不能采用蒸汽養(yǎng)護。采用蒸汽養(yǎng)護不但降低它的強度，而且還降低它的耐久性?；炷翝补嗤旰螅⒓磳ν饴睹孢M行覆蓋，并不得澆水。初期養(yǎng)護溫度不得低于防凍劑的規(guī)定溫度。當混凝土的溫度降到防凍劑規(guī)定溫度以下時，混凝土抗凍臨界強度應(yīng)達到3.5MPa，否則必須采用保溫措施。
5 結(jié)束語
摻用NON-F復合型抗凍劑能保證一15℃以上溫度條件下混凝土施工不受凍害，確保了施工工期，取得了良好的質(zhì)量與經(jīng)濟效益。
