對冬季施工中混凝土防凍劑應(yīng)用的幾點見解

陳小剛

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（45001 4）

0 前言

根據(jù)“建筑工程冬期施工規(guī)程”(JGJ104)的規(guī)定，室外日平均氣溫連續(xù)5 d穩(wěn)定低于5℃即進(jìn)入冬期施工;當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5 d穩(wěn)定高于5℃時解除冬期施工。主體結(jié)構(gòu)冬期施工中如不采取有效措施或措施不當(dāng)，使混凝土遭受凍害，將會給工程質(zhì)量造成事故。因此必須根據(jù)混凝土凍害的機(jī)理和規(guī)律，正確使用防凍劑，這對保證工程質(zhì)量具有十分重要的意義。

能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)到足夠防凍強(qiáng)度的外加劑，稱為防凍劑。摻有防凍劑的混凝土可以在負(fù)溫下硬化而不需要加熱，最終能達(dá)到與常溫養(yǎng)護(hù)的混凝土相同的質(zhì)量水平。主體結(jié)構(gòu)冬期施工時,必須正確認(rèn)識和使用防凍劑，切實保證主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

1 防凍劑的特點

防凍劑按其作用方式分別具有三種特點:

1）與水混合后有很低的共溶溫度具有能降低水的冰點而使混凝土在負(fù)溫下仍在進(jìn)行水化的作用。如亞硝酸鈉、氯化鈉。可是一旦因為用量不足或者溫度太低而使混凝土凍結(jié),則仍然會造成凍害，令混凝土最終強(qiáng)度降低。

2）既能降低水的冰點，也能使含該類物質(zhì)的冰的晶格構(gòu)造嚴(yán)重變形，因而無法形成冰脹應(yīng)力而破壞水化礦物構(gòu)造、使混凝土強(qiáng)度受損，如尿素、甲醇。用量不足時，混凝土在負(fù)溫下強(qiáng)度停止增長，但轉(zhuǎn)正溫后對最終強(qiáng)度無影響。

3）雖然其水溶液有很低的共溶溫度，但卻不能使混凝土中水的冰點明顯降低，它的作用在于直接與水泥發(fā)生水化反應(yīng)而加速混凝土凝結(jié)硬化，有利于混凝土強(qiáng)度發(fā)展，如氯化鈣、碳酸鉀。

這里要注意,防凍劑和防凍組不是同一個概念。防凍劑是外加劑的一種，它由減水組分、防凍組分、引氣組分、有時還摻有早強(qiáng)組分等組成。其作用是使混凝土不僅在負(fù)溫下硬化，且使其最終能達(dá)到常溫養(yǎng)護(hù)的混凝土質(zhì)量水平。而防凍組分是指一種使混凝土拌合物在負(fù)溫環(huán)境下,免受凍害的化學(xué)物質(zhì)。

2 防凍劑的適用范圍

1）氯鹽類防凍劑可用于混凝土工程、鋼筋混凝土工程，嚴(yán)禁用于預(yù)應(yīng)力混凝土工程,并應(yīng)符合GBJ 119《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定；

氯鹽阻銹類防凍劑可用于混凝土、鋼筋混凝土工程中，嚴(yán)禁用于預(yù)應(yīng)力混凝土工程,并應(yīng)符合GBJ 119《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定；

亞硝酸鹽、硝酸鹽等無機(jī)鹽防凍劑嚴(yán)禁用于預(yù)應(yīng)力混凝土及與鍍鋅鋼材相接觸的混凝土結(jié)構(gòu)。

2）有機(jī)化合物類防凍劑可用于混凝土工程、鋼筋混凝土工程及預(yù)應(yīng)力混凝土工程。

3）有機(jī)化合物與無機(jī)鹽復(fù)合防凍劑及復(fù)合型防凍劑可用于混凝土工程、鋼筋混凝土工程及預(yù)應(yīng)力混凝土工程。

含有六價鉻鹽、亞硝酸鹽等有害成分的防凍劑,嚴(yán)禁用于飲水工程及與食品相接觸的部位，嚴(yán)禁食用。

含有硝銨、尿素等產(chǎn)生刺激性氣味的防凍劑,不得用于辦公、居住等建筑工程。

4）對水工、橋梁及有特殊抗凍融性要求的混凝土工程，應(yīng)通過試驗確定防凍劑的品種及摻量。

3 防凍劑的主要品種及性能

防凍劑都是由防凍組分、減水劑、引氣劑等幾種功能組分復(fù)配而成的。各組分的百分含量隨使用地區(qū)的冬季氣溫變化特點而不同，因此防凍劑的地方特色較強(qiáng),但其中使用的防凍組分卻差不多。

外加劑中的防凍組分有:①亞硝酸鹽有亞硝酸鈉、亞硝酸鈣、亞硝酸鉀。②硝酸鹽有硝酸鈉、硝酸鈣。③碳酸鹽有碳酸鉀。④硫酸鹽有硫酸鈉、硫酸鈣、硫代硫酸鈉。⑤氯鹽有氯化鈉、氯化鈣。⑥氨水。⑦尿素。⑧低碳醇有甲醇、乙醇、乙二醇、1，2丙二醇、甘油。⑨小分子量羧酸的鹽類有甲酸鈣、乙酸鈉、乙酸鈣、丙酸鈉、丙酸鈣、一水乙酸鈣。

4 防凍劑應(yīng)用技術(shù)要點

1）應(yīng)考慮在負(fù)溫環(huán)境中混凝土強(qiáng)度的增長。

2）應(yīng)妥善考慮防凍劑的摻量。

3）應(yīng)妥善考慮復(fù)合防凍劑中其他組分的摻量。

4）防凍劑選用量應(yīng)符合以下規(guī)定:

在日最低氣溫為-5℃，混凝土采用一層塑料薄膜和兩層草袋或其他代用品覆蓋養(yǎng)護(hù)時，可采用早強(qiáng)劑或早強(qiáng)減水劑代替；在日最低氣溫為-10℃、-15℃、-20℃，采用上述保溫措施時，可分別采用規(guī)定溫度為-5℃、-10℃和-15℃的防凍劑。

5）配制使用防凍劑時應(yīng)注意:

配制復(fù)合防凍劑前，應(yīng)掌握防凍劑各組分的有效成分、水分及不溶物的含量，配制時應(yīng)按有效固體含量計算。配制復(fù)合防凍劑溶液時，應(yīng)攪拌均勻，如有結(jié)冰或沉淀等現(xiàn)象應(yīng)分別配制溶液并分別加入攪拌器，不能有沉淀存在，不能有懸浮物、絮凝物存在。產(chǎn)生上述現(xiàn)象說明配方不當(dāng)，當(dāng)某些組分發(fā)生交互作用，必須找到并調(diào)換該組分。

6）氯化鈣與引氣劑或引氣減水劑復(fù)合使用時，應(yīng)先加入引氣劑或引氣減水劑，經(jīng)攪拌后，再加入氯化鈣溶液。

7）以粉劑形式供應(yīng)產(chǎn)品時，生產(chǎn)時應(yīng)謹(jǐn)慎處理最小組分，使其能均勻分散在最大組分中，粗顆粒原料必須先經(jīng)粉碎后再混合。最終應(yīng)能全部通過0.63 mm孔徑的篩。

8）儲存液體防凍劑的容器應(yīng)有保溫或加溫設(shè)備。

5 冬期施工中防凍劑使用的摻量要求

冬期施工的混凝土結(jié)構(gòu)工程，應(yīng)根據(jù)混凝土防凍劑的品種，選擇混凝土防凍劑的用量。

①當(dāng)采用單體防凍組分時，防凍劑最大摻量不得大于以下規(guī)定：氯鹽類摻量不得大于拌和水用量的7%;亞硝酸鈉、亞硝酸鈣、硝酸鈉、硝酸鈣摻量均不得大于水泥重量的5%;尿素的摻量不得大于水泥重量的4%；碳酸鉀摻量不得大于水泥重量的10%。

②當(dāng)使用復(fù)合組分的混凝土防凍劑時，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書上規(guī)定的溫度、摻量及工藝要求進(jìn)行選擇，嚴(yán)禁隨意調(diào)整摻量。

6 混凝土防凍劑使用的注意事項

1）氯鹽類防凍劑:用氯鹽(氯化鈣、氯化鈉)作防凍組分的防凍劑，可用于無筋混凝土工程。

2）氯鹽阻銹類防凍劑:用氯鹽與阻銹劑(亞硝酸鈉等)作防凍組分的防凍劑可用于鋼筋混凝土工程，但不得用于下列結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土。

①相對濕度大于80%環(huán)境中使用的結(jié)構(gòu)，處于水位升降部位的結(jié)構(gòu)，露天結(jié)構(gòu)或經(jīng)常受水淋的結(jié)構(gòu)。②與鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結(jié)構(gòu)，以及有外露預(yù)埋鐵件而無防護(hù)措施的結(jié)構(gòu)。③與含有酸、堿或硫酸等侵蝕介質(zhì)相接觸的結(jié)構(gòu)。④經(jīng)常處于環(huán)境溫度為60℃以上的結(jié)構(gòu)。⑤使用冷拉鋼筋或冷拔低碳鋼絲配筋的結(jié)構(gòu)。⑥給排水構(gòu)筑物薄壁結(jié)構(gòu)、中級和重級工作制吊車的吊車梁、屋架、落錘或鍛錘基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)。⑦電解車間和距高壓直流電源100 m以內(nèi)的結(jié)構(gòu)。⑧靠近高壓電源，如發(fā)電站、變電所的結(jié)構(gòu)。⑨預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。⑩含有活性集料的混凝土結(jié)構(gòu)。

3）無氯鹽類防凍劑是用非氯鹽類材料作防凍組分的防凍劑，可用于鋼筋混凝土工程和預(yù)應(yīng)力混凝土工程。但有以下防凍組分材料的防凍劑不得用于以下結(jié)構(gòu)。

①硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽類外加劑不得用于預(yù)應(yīng)力混凝土工程，以及鍍鋅鋼材或與鋁鐵相接觸部位的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。②含有六價鉻鹽、亞硝酸鹽等有毒防凍劑，嚴(yán)禁用于飲水工程及食品接觸的部位。

7 摻防凍劑混凝土的攪拌

攪拌混凝土前，應(yīng)檢查后臺準(zhǔn)備情況是否與規(guī)范規(guī)定和配比單所要求材料相符，并對計量器具進(jìn)行檢查，以保證原材料計量準(zhǔn)確，同時安排專人負(fù)責(zé)防凍劑的投放。摻防凍劑的混凝土攪拌時間應(yīng)比平常規(guī)定要求延長50%或按有關(guān)規(guī)范和要求執(zhí)行。攪拌站質(zhì)檢員或試驗員應(yīng)經(jīng)常檢查后臺的材料與計量情況。

8 混凝土的養(yǎng)護(hù)與拆模

混凝土澆筑完畢后，如果是冷混凝土，則可不進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù);如選擇綜合蓄熱法，則應(yīng)根據(jù)冬期施工熱工計算的要求對混凝土進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)和測溫，以防混凝土受凍。同時比常溫養(yǎng)護(hù)應(yīng)至少多制作兩組同條件養(yǎng)護(hù)的試塊，一組用于檢驗受凍時的混凝土臨界強(qiáng)度；另一組用于檢驗負(fù)溫轉(zhuǎn)常溫養(yǎng)護(hù)28 d的混凝土強(qiáng)度。同條件養(yǎng)護(hù)試塊應(yīng)與混凝土結(jié)構(gòu)同等條件養(yǎng)護(hù)。在未接到項目部拆模通知單和撤除保溫通知單前，任何人不得擅白拆模和撤除保溫措施。