一、前言
我國(guó)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?fù)溫下繼續(xù)硬化，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度?；炷猎诙臼┕ぶ胁捎秘?fù)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(jiǎn)單，投資少，節(jié)約能源，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
二、混凝土摻防凍劑的抗凍機(jī)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(gè)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。混凝土在硬化中和硬化后形成許多大小不同的孔隙及相互連通的毛細(xì)孔通道。這些孔隙和毛細(xì)孔通道充滿水，當(dāng)溫度降到負(fù)溫后，使水相轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹，造成凍害。
復(fù)合型防凍劑的組分一般由防凍劑、早強(qiáng)劑、減水劑和引氣劑組成。其中:
?、俜纼鰟┠芙档突炷林幸合啾c(diǎn)，使混凝土在一定負(fù)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(shí)間里獲得預(yù)期強(qiáng)度。
②早強(qiáng)劑促進(jìn)混凝土早期強(qiáng)度的生成，使其及早達(dá)到臨界強(qiáng)度以防凍害。
?、蹨p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(xì)小的、彼此分離的單個(gè)粒子，均勻地分布于水中。從而達(dá)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。
?、芤龤鈩﹦t使混凝土在攪拌過(guò)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 防凍劑選用遵循的原則
(1) 在日最低氣溫為－5℃時(shí)，當(dāng)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(hù)時(shí)，可選用早強(qiáng)劑或早強(qiáng)減水劑代替抗凍劑。
(2) 在日最低氣溫為-5℃ ,-10℃和-15℃時(shí)，仍采用上述保溫措施時(shí)，可分別采用規(guī)定溫度為-5℃、-10℃和-15℃的防凍劑。同時(shí)要執(zhí)行我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范GB50204-92的各項(xiàng)凍施規(guī)定。
(3) 選擇的防凍劑需經(jīng)省級(jí)以上建設(shè)行政主管部門認(rèn)可。防凍劑在工程應(yīng)用前根據(jù)使用說(shuō)明書中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，確定混凝土配合比，避免由于摻量不當(dāng)造成質(zhì)量問(wèn)題。
2.3摻防凍劑混凝土配合比設(shè)計(jì)
(1) 采用 JC415-92混凝土防凍劑標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和化驗(yàn)方法。
(2)摻引氣組份的防凍劑混凝土的砂率應(yīng)比不摻時(shí)降低2%-3%。防凍劑的摻量應(yīng)根據(jù)施工溫度、通過(guò)試驗(yàn)確定。
(3)混凝土水灰比宜按:C20混凝土0.5～0 .6, C40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%。
三、摻防凍劑混凝土的應(yīng)用實(shí)例
大慶石化公司480k t/a裂解改造工程壓縮機(jī)混凝土樁基礎(chǔ)，樁型為鉆孔灌注樁，C40混凝土中摻入早強(qiáng)防凍劑，其摻量為10%(占水泥質(zhì)量)。試驗(yàn)樁需要30d固化期后才能進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方能施工，于三月初開始冬季施工，室外溫度﹣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(qiáng)度會(huì)降低問(wèn)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(shí)混凝土樁不能產(chǎn)生凍害。
四、冬季混凝土摻防凍劑施工的注意事項(xiàng)
(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(biāo)號(hào)不應(yīng)低于425#,嚴(yán)禁使用高鋁水泥。
(2) 使用防凍劑要注意摻加方法。對(duì)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(shí)，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(fù)合型防凍劑時(shí)，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(xì)通過(guò)0.63mm篩后方可使用。
(3) 要嚴(yán)格控制摻量，根據(jù)施工期日最低氣溫為-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(zhǔn)時(shí)對(duì)混凝土的性能影響很大，過(guò)量會(huì)使混凝土凝速太快，造成施工困難、構(gòu)件表面析鹽嚴(yán)重，影響外裝飾質(zhì)量。摻量過(guò)多反而降低混凝土強(qiáng)度，轉(zhuǎn)人正溫養(yǎng)護(hù)后強(qiáng)度仍不增長(zhǎng)。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(duì)混凝土的危害。
(4) 防凍劑混凝土攪拌時(shí)間應(yīng)比不摻防凍劑的延長(zhǎng)50%，從而保證防凍劑在混凝土中均勻分布使混凝土強(qiáng)度一致。盡量縮短運(yùn)輸和澆灌時(shí)間。為了提高混凝土早期強(qiáng)度，混凝土人模溫度不得低于-5℃。
(5) 采用復(fù)合型防凍劑中有引氣劑混凝土應(yīng)采用負(fù)溫法養(yǎng)護(hù)，不能采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)不但降低它的強(qiáng)度，而且還降低它的耐久性?；炷翝补嗤旰螅⒓磳?duì)外露面進(jìn)行覆蓋，并不得澆水。初期養(yǎng)護(hù)溫度不得低于防凍劑的規(guī)定溫度。當(dāng)混凝土的溫度降到防凍劑規(guī)定溫度以下時(shí)，混凝土抗凍臨界強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到3.5MPa，否則必須采用保溫措施。
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