混凝土的凍害一般分為兩種,一種是混凝土的早期凍害,另一種是完全硬化混凝土通過(guò)凍融循環(huán)的凍害。凍害對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的損傷影響很大,僅次于鋼筋的腐蝕。為避免混凝土凍害的發(fā)生,除加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)外,還應(yīng)加入一定量的混凝土防凍劑,提高混凝土的抗凍性。
防凍劑的組成及其防凍機(jī)理
目前工程上常用的防凍劑主要由防凍劑組分、早強(qiáng)組分、引氣組分、減水組分等組成,作用機(jī)理如下:
1.1防凍成分
抗凍劑的主要作用是顯著降低混凝土中液相的凝固點(diǎn),使混凝土在負(fù)溫度狀態(tài)下,內(nèi)部不含水的混合水保持在液態(tài),從而使水泥的水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。保持混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)率。同時(shí),防凍劑和混合水的混合能顯著降低混凝土中自由水的冰點(diǎn),避免混凝土中冰晶的形成,使其不能產(chǎn)生凍脹應(yīng)力,防止冰晶對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成的凍脹破壞。目前,混凝土防凍劑常用的成分主要是醇和一些無(wú)機(jī)鹽。
1.2早期強(qiáng)度構(gòu)件
混凝土抗凍劑的早強(qiáng)組分能加速水泥水化,加速混凝土凝結(jié)硬化,減少混凝土中游離水的含量,降低游離水凍害的可能性。同時(shí),早期強(qiáng)度構(gòu)件的加入可以使混凝土盡快達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度?;炷恋呐R界強(qiáng)度是指當(dāng)混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度值(臨界強(qiáng)度)時(shí),能夠具有一定的抗力強(qiáng)度,低溫不再對(duì)混凝土造成損傷。
1.3排氣部件
引氣劑在混凝土中形成的微孔起到緩沖作用,吸收冰晶的膨脹應(yīng)力來(lái)降低壓力。在混凝土凍結(jié)過(guò)程中,這些孔隙可以阻止或抑制水泥漿體中微冰體的形成。影響混凝土抗凍性的關(guān)鍵因素是引氣劑在水泥漿體中的均勻分布程度,即氣泡的大小和數(shù)量,而不是總的引氣量。
1.4減水部件
水灰比直接影響混凝土的孔隙率和孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)水灰比較小時(shí),硬化后的混凝土密實(shí)度較高,混凝土中的無(wú)霜水含量降低,抗凍性提高。隨著水灰比的增大,飽和水的總體積增大,平均孔徑增大。凍融過(guò)程中產(chǎn)生的凍脹壓力和滲透壓力較大,降低混凝土的抗凍性。防凍劑中的減水劑可以降低混合水的消耗量,從而減少自由水總量,從根本上減少凍結(jié)冰的含量,消除凍脹的內(nèi)因。通過(guò)降低水組分的分散效果,釋放包裹水,消除劣質(zhì)氣泡,將粗冰晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)冰晶,優(yōu)化水泥水化環(huán)境,降低凍脹壓力。
2防凍液配制注意事項(xiàng)
1)注意防凍液配制過(guò)程中引入的水分。如果防凍液耗水量高,有效成分低,則容易使防凍液本身結(jié)冰。因此,應(yīng)首選高濃度產(chǎn)品。
2)注意控制防凍劑和早強(qiáng)組分中某些無(wú)機(jī)鹽的用量。由于許多無(wú)機(jī)鹽既是防凍劑又是混凝劑,過(guò)多的無(wú)機(jī)鹽不僅影響復(fù)合防凍劑的減水率和混凝土的坍落度保持率,而且對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有很大的影響。
3)注意確定合適的無(wú)機(jī)鹽防凍早強(qiáng)組分,避免低溫結(jié)晶沉淀,堵塞管道,影響混凝土生產(chǎn)。
4)有機(jī)質(zhì)作為防凍劑組分時(shí),其含量不宜過(guò)大,否則會(huì)影響混凝土后期強(qiáng)度。
5)控制防凍劑的氯離子含量和堿含量,防止對(duì)混凝土耐久性的影響。
總之,防凍劑的配制并不是簡(jiǎn)單地將幾種不同的成分混合在一起。復(fù)合后各分量的效應(yīng)是疊加效應(yīng)還是相互抵消效應(yīng),都需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí),應(yīng)根據(jù)混凝土原材料、配合比、技術(shù)要求等條件,充分考慮各成分對(duì)混凝土性能的影響。
3防凍劑對(duì)混凝土性能的影響
3.1新拌混凝土的和易性
大多數(shù)防凍劑,特別是早強(qiáng)防凍劑,會(huì)加速水泥熟料礦物的水化反應(yīng),使液相變粘。因此,在負(fù)溫條件下加入防凍劑可以改善混凝土的泌水現(xiàn)象。早強(qiáng)防凍劑可以縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間,有利于負(fù)溫條件下混凝土的凝結(jié)硬化,但在商品混凝土的長(zhǎng)途運(yùn)輸中應(yīng)慎重使用。
3.2強(qiáng)度
加入防凍劑后,由于減水(降低水灰比,即減薄水膜層厚度)、引氣(減輕凍脹應(yīng)力)、早期強(qiáng)度(促進(jìn)早期結(jié)構(gòu)形成)、防凍(降低液相冰點(diǎn))等綜合作用,負(fù)溫作用下混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷大大減小。因此,在負(fù)溫和負(fù)溫至常溫條件下,摻防凍劑的混凝土強(qiáng)度明顯高于參比混凝土凝結(jié)水的強(qiáng)度。由此可見(jiàn),防凍劑的重要作用是改善負(fù)溫混凝土的界面過(guò)渡區(qū)。
4防凍劑使用注意事項(xiàng)
混凝土中的防凍劑用量應(yīng)根據(jù)具體溫度波動(dòng)情況及時(shí)調(diào)整,以保證防凍劑和早期強(qiáng)度效果。防凍劑的含量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi),因?yàn)樗嗨^(guò)程中直接涉及部分防凍劑和早強(qiáng)組分,如果防凍劑含量過(guò)高,將影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。因此,如果溫度過(guò)低超過(guò)防凍劑的使用范圍,就要注意新澆混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)措施,避免凍害混凝土。
混凝土工程早強(qiáng)劑和早強(qiáng)減水劑施工規(guī)定如下:
一:
早強(qiáng)劑和早強(qiáng)減水劑進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)(或混凝土攪拌站)的檢測(cè)項(xiàng)目應(yīng)包括密度(或細(xì)度)、1D和3D抗壓強(qiáng)度和鋼筋銹蝕效果。早強(qiáng)減水劑應(yīng)提高減水率。如果混凝土有飾面要求,還需觀察硬化混凝土表面是否鹽析。只有符合要求才能入庫(kù)使用。
二:
粉末早強(qiáng)劑與早強(qiáng)減水劑直接摻入混凝土干材的混合時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)30s。
三
早強(qiáng)劑或早強(qiáng)減水劑混凝土在常溫和低溫下采用自然養(yǎng)護(hù)時(shí),應(yīng)采用塑料薄膜覆蓋或噴灑養(yǎng)護(hù)液。終凝后應(yīng)立即澆水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)最低溫度低于0℃時(shí),除塑料薄膜外,還應(yīng)覆蓋保溫材料。最低溫度低于-5℃時(shí),應(yīng)使用防凍劑。
四
摻早強(qiáng)劑或早強(qiáng)減水劑的混凝土采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí),應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定蒸汽養(yǎng)護(hù)制度。
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