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    详细内容

    冬期施工防凍劑必備


    我國規定凡根據當地多年氣溫資料連續5天室外日平均氣溫低于5℃時,就應采取冬期施工技術措施進行冬期施工。冬季施工混凝土的特點是新拌混凝土對溫度非常敏感,溫度每降低1℃,水泥的水化速度就要降低5%~7%;當溫度低于0℃以下時,混凝土中游離水分開始結冰,當溫度低于-15℃時,游離水幾乎全部結冰,水分結冰后水化作用即趨于終止,并產生9%的體積膨脹。若不采取有效措施,將會導致混凝土結構發生永久性的破壞。

        為了保證混凝土施工的質量和進度,一般要使用冬施混凝土外加劑——防凍劑。防凍劑是指在一定負溫條件下,能顯著降低冰點,使混凝土液相不凍結或部分凍結,保證混凝土不遭受凍害,是一種解決冬季混凝土施工的外加劑。同時保證水與水泥能進行水化,在負溫條件下促進混凝土和砂漿的強度增長,在一定時間內獲得預期強度的外加劑。降低冰點,保證在一定負溫下混凝土中水泥水化所需的液態水,這是冬期混凝土施工使用防凍劑的基礎。防凍劑在混凝土中的主要作用是使在負溫下施工的混凝土中,保持一定的過冷液體,以保證水化反應的繼續進行,使混凝土在負溫下型度仍然繼續增長,提高早期強度和防止發生凍害。防凍劑一般由減水組分、防凍組分、引氣組分以及早強組分等多種組分構成。

    混凝土防凍劑是怎樣進行分類的?各類防凍劑的性能特點如何?

    (1)按組分材料分類①氯鹽類防凍劑氯鹽類防凍劑系用氯鹽(氯化鈣、氧化鈉)或以氯鹽為主與其他早強劑、引氣劑、減水劑復合的外加劑。②氯鹽阻銹類防凍劑氯鹽阻銹類防凍劑系由氯鹽與阻銹劑亞硝酸鋼為主復合的外加劑),或氯鹽、阻銹劑、早強劑、引氣劑、減水劑復合的外加劑。③無氯鹽類防凍劑無氯鹽類防凍劑系以亞硝酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、乙酸鈉或尿素為主與無氯早強劑、引氣劑、減水劑等復合的外加劑。(2)按負溫養護溫度分類按負溫養護溫度分為-5℃、-10℃、-15℃三類防凍劑,更低負溫的防凍劑我國尚未制定標準。

    混凝土防凍劑主要防凍組分品種及性能有哪些?

      混凝土防凍劑絕大多數是復合外加劑,由防凍組分、早強組分、引氣組分等材料組成。

    (1)防凍組分  

    防凍組分如氯化鈣、氯化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸鉀、硫代硫酸鈉、乙酸鈉、尿素等,其作用是降低水的冰點,使水泥在負溫下仍能繼續水化。

    (2)早強組分  

    早強組分如氯化鈣、氯化鈉、硝酸鈣、亞硝酸鈣、三乙醇胺、硫代硫酸鈉、硫酸鈉等,其作用是提高混凝土的早期強度,抵抗水結冰產生的膨脹應力及降低冰點,使混凝土盡快到或超過混凝土的受凍臨界強度。

    (3)引氣組分

    引氣組分如松香熱聚物、皂英素類減水劑、木質素磺酸鈣、木鈉、蔥系減水劑等,其作用是在混凝土中引入適量封閉的微氣泡以減輕冰脹應力。試驗表明,應用引氣減水劑的冰脹應力僅為單摻無機鹽防凍劑的十分之一。含氣量以3%~5%為宜。

    防凍劑常用成分作用見表6-2.

    混凝土防凍劑的作用機理是什么?

        根據烏拉爾定律,混凝土拌合物中液相冰點的降低程度與防凍劑的摩爾濃度有關,即和防凍劑的品種、摻量有關。
    降低冰點,保證在一定負溫下混凝土中水泥水化所需的液態水,這是冬期混凝土施工使用防凍劑的基礎。隨著研究的深入,對防凍劑在混凝土中的作用機理先后提出了冰晶畸變理論、液灰比平衡理論、成熟度理論等。
    (1)冰晶畸變理論  純水在0℃時結冰,由于氫鍵的作用,水分子聚合成巨大的分子集合體,冰脹力很強。摻入了防凍劑的水溶液,在溫度低于其冰點時開始有冰析出,由于防凍劑分子對水分子間氫鍵的干擾作用,析出的冰晶細小且呈絮狀結構,在宏觀上表現非常松軟,凍脹應力大大下降。例如NaNO₂、Na₂SO4、Ca(NO₃)₂等降低凍脹力的能力都很強。
    (2)液灰比平衡理論  摻防凍劑的混凝土拌合物,在溫度下降到混凝土中液相的冰點時開始析冰。在一定負溫下,液相由于析冰而濃度增大,冰點降低,在新的負溫下達到新的動態平衡即冰液共存狀態,在混凝土中仍有液態水存在,保證水泥能夠繼續水化;防凍劑在混凝土中的量不變,在一定溫度下液相的濃度也不變,水泥水化所消耗的水由冰的融化來補充,即液灰比平衡。
    (3)成熟度理論  水泥的水化過程是復雜的化學變化和物理化學變化過程,受溫度的影響非常顯著。一定配合比的混凝土,其強度是養護溫度和養護時間的函數。養護溫度低時,水泥水化速度慢,混凝土強度低。例如在20℃時成熟度系數為1,在-10℃時成熟度系數只有0.12。

    注意:

        1.液體產品的結冰點問題:液體防凍劑在達到使用的規定溫度前已經開始結冰,是否還有防凍作用?

    這個問題常被施工使用單位質疑,這與汽車用防凍劑是不同的,液體防凍劑中50%以上的水會在一定的低溫時開始出現結冰,但并未改變其化學成分。而要保證防凍劑在較低溫度下不結冰則需要較高的濃度,因此,在貯存中適當給防凍劑保溫使其保持溶液狀態是很必要的。

        2.液體防凍劑的有效含氣量會隨時間增長而下降,配制液體防凍劑時,防凍劑中的重要組分——引氣組分所產生的氣泡將部分外逸,實際上減少了引氣組分的有效含量;如不引起重視將會產生質量事故。解決的辦法:①適當增加引氣組分在防凍劑中的配比;②摻增稠劑或穩泡劑抑制削弱氣泡外溢。

    冬期施工混凝土如何選擇化學外加劑?


        (1)冬期混凝土首先選用與澆筑時預計環境溫度相適應的防凍劑。

        (2)盡量選用復合有減水、引氣成分的防凍劑,但含氣量不宜超過4%。

        (3)硝酸鹽、亞硝酸鹽及碳酸鹽作防凍組分的防凍劑均不宜用于有鍍鋅鋼埋件、鋁埋件的鋼筋混凝土。

        (4)飲水工程及食品工程用的混凝土不得選用有銘鹽早強劑、亞硝酸鹽和硝酸鹽防凍組分的防凍劑。

        (5)居住及商用建筑宜選用不含尿素防凍組分的外加劑。


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