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?；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(xì)孔通道。這些孔隙和毛細(xì)孔通道充滿(mǎn)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。
?、谠鐝?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(mén)認(rèn)可。防凍劑在工程應(yīng)用前根據(jù)使用說(shuō)明書(shū)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(kāi)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(kāi)，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(kāi)。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(lèi)，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?，立即對(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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