研究探讨
文章编号:1009-9441(2010)12-0047-02
对混凝土防冻剂的正确理解
夏宝良(太原市建设工程质量监督站,山西太原030009)
对混凝土的冬期施工造成负面影响和不良后果。
摘要:概述了西方国家对混凝土防冻剂的态度,分析了混凝土防冻剂的作用机理。就如何正确使用混凝土防冻剂的问题进行了探讨。
关键词:混凝土防冻剂;外加剂;冰点;强度中图分类号:TU528.042.6文献标识码:B
1传统防冻剂理论遇到的挑战
1.1降低冰点的局限性
混凝土防冻剂的使用始于20世纪50年代的前苏联。最初,人们在混凝土中加入工业盐以降低冰点,来防止混凝土的冻害,由此产生了混凝土防冻剂。但随着研究的深入和大量的工程实践证明,降低冰点这一思路具有很大的局限性。例如,前苏联最先使用的防冻剂是掺加大剂量的CaCl2+NaC,l这种旨在降低冰点的防冻剂的掺量高达水泥用量的10%~15%。
表1所示为K2CO3水溶液的冰点。
0.210-9.6
0.250-13.0
0.270-15.1
0.290-17.4
0.320-21.5
0.360-28.5
0.400-36.5
引言
在北方冬期施工过程中,在混凝土中加入防冻剂是一种省时、省工、经济的做法。这一做法在长期的工程实践中取得了令人满意的效果。但如果施工人员不能准确地掌握混凝土防冻剂的基本知识,而是想当然地认为加了防冻剂,混凝土就不冻,将混凝土加防冻剂等同于汽车加防冻液的概念,就会
溶液浓度/%冰点/
0.040-1.3
0.080-2.8
0.100-3.7
0.140-5.7
0.160-6.4
0.190-8.2
表1K2CO3水溶液的冰点
1.2掺加防冻剂可能的后果
掺加防冻剂后,混凝土中含有大量的盐,这些盐的离子会阻碍水与水泥的水化反应,使得水化反应
速度减慢,混凝土的凝结时间被延长,而混凝土长时间不凝固在冬期低温情况下不利于混凝土的抗冻。这种混凝土即使最终凝结,也会在混凝土内部形成诸多缺陷,例如结晶粗大,抗渗性能、耐久性显著降低。
1.3西方国家对防冻剂的态度
相当一段时间以来,西方国家工程及学术界对混凝土防冻剂持审慎和排斥的态度,这从他们有关混凝土的著作中可见一斑。在他们的混凝土论著
中,几乎没有混凝土防冻剂这一词汇。长期以来,西方国家采取冬期加热保温,在正温下养护混凝土;采用硅酸盐水泥和掺加混凝土高效减水剂的办法,使混凝土获得很高的早期强度来进行冬期施工。
2防冻剂的作用机理
2.1防冻剂破坏水分子中的氢键
在相同的负温(-15)下,水结冰后晶体完整而坚硬,产生一定的体积膨胀。而掺有防冻剂的溶液在同样的温度下,只形成细碎的冰晶被周围过冷的液体所包裹。冰晶无色而液体呈褐色,体积无明显变化,说明掺防冻剂液体结冰与水不同。在显微节能65%的设计目标。
作者简介:高林芳(1982-),女,山西临县人,助理讲师,2006年7月毕业于中国矿业大学(北京)建筑学专业,现攻读太原理工大学建筑技术科学专业硕士学位,从事教学工作。
收稿日期:2010-11-02
(编辑李瑞红)
4结语
在我国的北方寒冷地区,采用EPS外墙保温系统配合其他节能措施,是实现建筑节能65%的首选方式,比较经济合理,并且沿用第2阶段所使用的保温材料,通过适当调整材料厚度,完全可以实现建筑建材技术与应用12/201047镜下观察到的冰晶细小而分散,冰晶不像水那样晶莹透明,而是呈海绵状的多孔疏松体,结构中有空洞和缺陷,中间包裹着液体。2.2水形成有缺陷的冰
对混凝土这样的多孔材料,其本身就具有较多的孔隙,特别是在开始,水化程度不高时,水化物晶体骨架刚刚搭接起来,还有待于进一步生长密实;而在冬季负温施工时强度增长缓慢,这一过程会延续相当长的时间。在混凝土的结构孔隙中同时存在着冰晶和过冷液体,由于外加剂对冰晶的干扰作用使冰晶形态变异,产生的冰晶体积细小,晶体有缺陷,形不成冻胀应力或只有很小的冻胀应力,这样即使混凝土内部有部分的水结冰也不致造成破坏。那种认为在负温下保证完全不结冰的观点是不正确的。
(3)引气。引气剂在混凝土中引入众多的微小气泡,这些气泡可以被用来填充水结冰膨胀引起的体积增加,从而保持混凝土体积稳定;同时引气剂使混凝土具有抵御更多次冻融循环的能力,这样在昼夜交替、温度大幅度变化的情况下,能避免混凝土遭受冻融破坏。目前的主要问题是,通常加入的引气剂大多是松香热聚物类的普通引气剂,市场上缺乏新型高性能的优质引气剂,制约了防冻剂性能的进一步提高。
(4)冰晶干扰素。目前对冰晶干扰素的研究正在深入,其机理已基本清楚。冰晶干扰素的应用为防冻剂向低掺量方向发展提供了可能,因而市场上出现了一批掺量在1%左右的高效防冻剂,如HS-型高效防冻剂、YJ-4混凝土高效防冻剂等。
3高效防冻剂的应用效果
(1)减水。在防冻剂中加入高效减水剂,可使减水率达到15%~20%。
(2)早强。在防冻剂中加入早强剂具有显著的效果。但需要指出的是,防冻剂中应加入的是低温早强剂。在不同温度下混凝土外加剂的早强性能是不同的,不能简单地将常温下的早强剂加入到防冻剂中作为早强组分。表2为几种外加剂在常温下(25以上)的3d和7d抗压强度比,表3为几种外加剂在低温下(3~10)的3d和7d抗压强度比。
表2几种外加剂在常温下(25以上)的3d和7d抗压强度比
外加剂
序号
名称
12345
空白NFAF+元明粉
NC木质素磺酸钙
掺量/%0.50.7+1.03.00.25
3d100188148163103
7d10015712212599
抗压强度比/%
4使用防冻剂需要注意的两种情况
(1)在较大工程量的混凝土连续浇注时,有人认为加入防冻剂就可以万事大吉,其实这时正是混凝土最容易受冻的时候。这时混凝土的流淌面很大,如果新浇注的混凝土不能在流淌面受冻前接茬,混凝土将形成冷缝,致使混凝土的整体性丧失。遇到这种情况,必须对浇注现场进行保温,避免混凝土流淌面在接茬前受冻。
(2)有些施工现场人员认为,如果液体防冻剂有结冰现象,就应判定其质量有问题。其实液体防冻剂结冰是一种正常现象,判定其质量应以防冻剂标准检测结果为依据。遇到结冰现象时,可以对液体防冻剂进行加热,使其充分溶解后再使用。
5结语
对混凝土防冻剂要有一个正确的认识,这样才能使其得到很好的应用。近年来,西方国家也开始使用混凝土防冻剂,如对硫氰酸盐类防冻剂的研究和使用,美国材料试验协会(ASTM)已制定了相关标准。对防冻剂的评价方法也更贴合实际使用情况,不再一味地强调降低冰点的作用。由此可见,混凝土防冻剂正在被广泛应用,其理论也日臻完善并被广泛接受。
作者简介:夏宝良(1963-),男,北京市人,高级工程师、硕士,主要从事建设工程质量管理与监督工作。
收稿日期:2010-10-25
(编辑盛晋生)
表3几种外加剂在低温下(3~10)的3d和7d抗压强度比
外加剂
序号
名称
12345
空白NFAF+元明粉
NC木质素磺酸钙
掺量/%0.50.7+1.03.00.25
3d10012225519075
7d100126187165108
抗压强度比/%
48Research&ApplicationofBuildingMaterials
