淺談冬季施工中混凝土防凍劑的應(yīng)用

叢賀強(qiáng)

（中國(guó)能建東電二公司，遼寧 大連 116023）

1 防凍劑的作用機(jī)理及其對(duì)混凝土性能的影響

眾所周知，混凝土防凍劑能使混凝土在負(fù)溫下凝結(jié)硬化，并在規(guī)定齡期內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的外加劑為混凝土防凍劑。防凍劑的作用是降低混凝土內(nèi)部水的冰點(diǎn)，使其在低溫情況下不結(jié)冰，則水泥仍可發(fā)生水化反應(yīng)，使混凝土在負(fù)溫下硬化，這為防凍劑在冬季混凝土施工提供了理論依據(jù)和質(zhì)量保證。防凍劑的作用機(jī)理因品種不同而有所差別，通過(guò)如下幾個(gè)方面的作用，來(lái)防止混凝土中水分結(jié)冰，保證混凝土在負(fù)溫情況下強(qiáng)度增長(zhǎng)。

1.1 溶于水且降低水的冰點(diǎn)

許多無(wú)機(jī)化學(xué)物質(zhì)，如氯化鈉、氯化鈣、亞硝酸鈣、硝酸鈣等溶于水，并能不同程度地降低水的冰點(diǎn)。有機(jī)化學(xué)物中，如甲醇、尿素等也可降低水的冰點(diǎn)。

1.2 促進(jìn)水泥水化速率，加快混凝土凝結(jié)、硬化

氯化鈉、氯化鈣、亞硝酸鈣、硫酸鈣、硫酸鈉等均會(huì)對(duì)水泥水化起到促進(jìn)作用。使水泥水化加速，水化產(chǎn)物大量形成，凝結(jié)和硬化提前，較早地建立起混凝土臨界強(qiáng)度，抵抗內(nèi)部水分結(jié)冰產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)破壞作用。

1.3 適當(dāng)引氣，緩沖冰漲壓力

可以使混凝土拌合過(guò)程中適當(dāng)引入微性氣泡。降低混凝土拌合物和硬化混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，也降低混凝土內(nèi)部水分結(jié)冰所產(chǎn)生的冰晶壓力。

1.4 降低水膠比，減少拌合用水量

幫助混凝土在滿足和易性情況下，降低水膠比，減少用水量。增進(jìn)早期強(qiáng)度的發(fā)展，減少混凝土內(nèi)部可凍結(jié)的自由水。

2 防凍劑冬季施工應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 保證混凝土防凍臨界強(qiáng)度

在環(huán)境溫度降低到外加劑使用溫度前，混凝土必須達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度，這樣混凝土才是安全的，否則混凝土有可能被凍壞。混凝土的使用溫度越低，說(shuō)明該防凍劑的防凍效果越好，混凝土越有更多的時(shí)間來(lái)增長(zhǎng)強(qiáng)度。

2.2 確定防凍劑合適的摻量

每一種防凍劑都有一個(gè)較佳的摻量范圍，低于此摻量，混凝土早期強(qiáng)度建立較慢，混凝土內(nèi)部水的冰點(diǎn)降不到足以抵抗外界負(fù)溫的程度，所以防凍劑的摻量往往較高。而防凍劑的摻量過(guò)高，則所含鹽類對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生不利影響。

2.3 摻防凍劑混凝土所用原材料，應(yīng)符合相關(guān)要求

如水泥存放期超過(guò)3 個(gè)月，使用前必須復(fù)試，合格后方可使用；粗、細(xì)集料必須清潔，不得含有冰、雪等凍結(jié)物及易裂的物質(zhì)；儲(chǔ)存液體防凍劑的設(shè)備應(yīng)有保溫措施。

2.4 摻防凍劑混凝土的養(yǎng)護(hù)

在負(fù)溫條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)，不得澆水，混凝土澆注后，立即用塑料薄膜及保溫材料覆蓋，初期養(yǎng)護(hù)溫度不得低規(guī)定溫度。當(dāng)混凝土溫度降至規(guī)定溫度時(shí)，混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度。當(dāng)最低氣溫不低于-10℃時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度不得小于3.5MPa，當(dāng)最低氣溫不低于-15℃時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度不得小于4.0MPa，當(dāng)最低溫度不低于-20℃時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度不得小于5.0MPa。拆模后混凝土的表面溫度與環(huán)境溫度之差大于20℃時(shí)，采用保溫材料覆蓋保護(hù)。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

下面以華電萊州二期工程2×1000MW 超超臨界機(jī)組工程冬季施工為例，闡述防凍劑在混凝土冬季施工中的應(yīng)用。

3.1 采取的措施

1） 使用龍口林港的PO42.5 普通硅酸鹽水泥；2） 在混凝土中摻入青州大明防凍減水劑DM306，摻量為5.6%；3）混凝土拌合用水采用加熱方式，水溫控制在60oC 左右；4）控制混凝土入模溫度≥10oC；5） 適當(dāng)廷長(zhǎng)混凝土攪拌時(shí)間；6） 采取積極的混凝土保溫養(yǎng)護(hù)措施，混凝土灌注完畢后，應(yīng)及時(shí)對(duì)其表面用塑料布及其它保溫材料覆蓋；7） 混凝土澆筑前先清除模板和鋼筋上的污垢，不得用蒸汽直接融化冰雪以免再度結(jié)冰；8） 制作相應(yīng)齡期的混凝土同條件試塊，以便隨時(shí)掌握混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)情況。

3.2 試驗(yàn)室試配及施工配合比

下面以2018年12月施工的脫硫電控樓為例：

混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30、施工要求坍落度140～160mm、施工期間的平均最低氣溫-14oC、在此項(xiàng)工程施工前，試驗(yàn)室進(jìn)行了試配及施工摸擬同條件養(yǎng)護(hù)試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

1） 試驗(yàn)室試配配合比：

表1 脫硫電控樓混凝土配合比 單位：kg/m3

2） 試驗(yàn)室試配強(qiáng)度反饋值：

根據(jù)以上配合比，我們分別成型了5 組7d、28d 混凝土同條件混凝土抗壓強(qiáng)度試塊，5 組相應(yīng)齡期的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊得到以下數(shù)據(jù)（表二、表三）：

表2 脫硫電控樓各齡期混凝土同條件試塊抗壓強(qiáng)度一覽表

以上數(shù)據(jù)表明，在混凝土中摻入DM306 防凍劑后，可保證混凝土在負(fù)溫條件下正常凝結(jié)硬化，可以使混凝土在負(fù)溫條件下強(qiáng)度有效增長(zhǎng)，在保證混凝土質(zhì)量的同時(shí)，使混凝土冬季施工如期進(jìn)行。從而使混凝土的施工工期得以確保，這是混凝土防凍劑在冬季施工中應(yīng)用的確切利益所在，具有積極的社會(huì)意義。

表3 脫硫電控樓各齡期混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊抗壓強(qiáng)度一覽表