混凝土外加劑

1、第八章 防凍劑8.1 混凝土的冬季施工8.2 防凍劑的組成及作用機理8.3 防凍劑的生產(chǎn)與工程應(yīng)用1分區(qū) 區(qū)別劃分標(biāo)準(zhǔn) 年平均氣溫 最冷月平均氣溫 最高月平均溫度 典型地區(qū) 溫和地區(qū)溫和區(qū) 1519 38 2430 貴州、四川、桂北、閩北、浙北、江西、湖南、湖北、陜南、皖南 溫冷區(qū) 12.515 -33 2430 江蘇、河南、皖中北、魯中南、關(guān)中、山西、冀南 寒冷地區(qū)寒冷區(qū) 812.5 -10-3 24 河北、山東、山西、陜西、甘肅、寧夏、新疆等部分地區(qū) 嚴(yán)寒區(qū) 28 -25-10 24 冀北、晉北、陜北、寧夏、甘北、新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、遼寧 寒冷地區(qū)、溫和地區(qū)劃分參考表 （ ） 21

2、.有關(guān)冬季施工起止時間的規(guī)定 混凝土結(jié)構(gòu)工程的施工應(yīng)采取冬期施工措施，可以取第一個出現(xiàn)連續(xù) 5 天穩(wěn)定低于 5 的初日作為冬期施工的起始日期。當(dāng)氣溫回升時，取第一個連續(xù) 5 天穩(wěn)定高于 5 的末日作為冬期施工的終止日期。初日和末日之間的日期即為混凝土冬期施工期。32. 溫度對混凝土性能的影響 環(huán)境溫度低，水泥的水化反應(yīng)慢，影響混凝土強度的增長。試驗得出：溫度每降低 1 ，水泥的水化作用降低約 5 7 ，在 1 0 范圍內(nèi)水泥的水化活性劇烈地降低，水化作用緩慢。一般當(dāng)溫度低于 0 的某個范圍時，游離水將開始結(jié)冰，溫度達(dá)到 -15 左右時，游離水幾乎全部凍結(jié)成冰，致使水泥的水化和硬化完全停止。 4

3、 當(dāng)水轉(zhuǎn)化為固態(tài)的冰時，其體積約增大 9 ，使混凝土產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在混凝土體內(nèi)形成冰聚體引起局部結(jié)構(gòu)破壞。 新澆筑的混凝土過早遭受凍結(jié)將大大降低極限強度，強度損失率可能達(dá)到設(shè)計標(biāo)號的 50 ，甚至引起整體結(jié)構(gòu)破壞； 混凝土達(dá)到臨界強度后遭受凍結(jié)，混凝土的極限強度損失較小，也不會發(fā)生整體結(jié)構(gòu)破壞。5國家臨界強度MPa瑞典2.5 4.5美國3.5丹麥3.5日本6芬蘭4 8.5挪威4 8.5加拿大7 10.5瑞士14.5中國3.5各國規(guī)范規(guī)定的受凍臨界強度 6 防凍劑會使水溶液的冰點降低，其冰點的降低幅度與防凍劑的種類和摻量或溶液的濃度有關(guān)。 決定效果因素：溶液的濃度，混凝土硬化過程經(jīng)受的負(fù)溫值?；炷?/p>

4、土內(nèi)摻入防凍劑的主要目的是使其在負(fù)溫下保持足夠的液相，使水泥的水化得以繼續(xù)進(jìn)行；轉(zhuǎn)入正溫后，混凝土強度能進(jìn)一步增長，并達(dá)到或超過設(shè)計標(biāo)號。783. 混凝土冬期施工注意事項 混凝土冬期施工要求正溫澆筑、正溫養(yǎng)護(hù)。對原材料的加熱，以及混凝土的攪拌、運輸、澆筑和養(yǎng)護(hù)應(yīng)進(jìn)行熱工計算，并據(jù)此施工。 （1）對材料和材料加熱的要求 水泥：優(yōu)先選用活性高、水化熱量大的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，水泥的強度不應(yīng)低于 42.5 等級，水灰比不應(yīng)大于 0.6 。水泥不得直接加熱，使用前 1 2 天運入暖棚存放，暖棚溫度宜在 5 以上。9水的比熱是砂、石集料的 5 倍左右，所以冬期拌制混凝土?xí)r應(yīng)優(yōu)先采用加熱水的方法。

5、集料提前清洗和貯備，做到集料清潔，無凍塊和冰雪。集料貯備場地應(yīng)地勢較高不積水。砂、石溫度要符合熱工計算需要溫度。加熱的方法可因地制宜，但以蒸汽加熱法為好。在設(shè)計加熱設(shè)備時，必須先求出每天的最大用料量和要求達(dá)到的溫度，根據(jù)原材料的初溫和比熱，求出需要的總熱量?？紤]加熱過程中熱量的損失。決定熱源的種類、規(guī)模和數(shù)量。1011（2）攪拌 混凝土不宜露天攪拌，應(yīng)盡量搭設(shè)暖棚，優(yōu)先選用大容量的攪拌機。 攪拌前，用熱水或蒸汽沖洗攪拌機?；炷恋陌韬蜁r間比常溫規(guī)定時間延長50 。由于水泥和 80 左右的水拌和會發(fā)生驟凝現(xiàn)象，投料順序是先將水和砂石投入拌和，然后加入水泥。若能保證熱水不和水泥直接接觸，水可以加熱

6、到 100 。 12（3）運輸 混凝土的運輸時間和距離應(yīng)保證混凝土不離析、不喪失塑性。主要措施為減少運輸時間和距離；使用大容積的運輸工具并加以適當(dāng)保溫等。 13（4 ）澆筑和養(yǎng)護(hù) 澆筑前，清除模板和鋼筋上的凍雪和污垢，盡量加快混凝土的澆筑速度?；炷涟韬臀锏某鰴C溫度不宜低于 10 ，入模溫度不得低于5 。采用加熱養(yǎng)護(hù)時，混凝土養(yǎng)護(hù)前的溫度不得低于 2 。 加熱溫度超過 40 時，由于溫度高，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。在跨內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工縫。1415無砂管保溫養(yǎng)護(hù)16蒸氣養(yǎng)護(hù)178.2 防凍劑的組成及作用機理 防凍劑必須從防止凍害的發(fā)生及提高混凝土本身的抗凍性兩個途徑來解決。 防凍劑可以分成兩

7、大類型：早強型和防凍型。 我國氣候及溫度變化規(guī)律：長江以北到黃河以南，氣溫雖然可以降至5以下但基本上在0 上，冬季施工只要加早強劑即可以保證質(zhì)量了。黃河以北，氣溫會在0 以下數(shù)個月，冬季施工需要防凍劑。華北西北地區(qū)，最低氣溫在-10 以上的地區(qū)，使用早強型的防凍劑。東北地區(qū)內(nèi)蒙新疆，冬季氣溫經(jīng)常在-10 以下，冬季施工的混凝土必須使用防凍性的防凍劑。188.1 混凝土防凍劑191. 早強型防凍劑 最低氣溫不超過-10，日氣溫一般在0上下浮動，在氣溫最高的白天澆筑，混凝土內(nèi)部溫度就可以保持在0以上。不是在最高氣溫下澆筑，澆筑后用塑料薄膜及草袋等覆蓋，混凝土內(nèi)部溫度也會高于氣溫。這種情況下混凝土?xí)?/p>

8、很快達(dá)到臨界強度3.5MPa而不至于產(chǎn)生凍害。因此在最低溫度高于-10時只需添加早強型防凍劑即可。目的是更快的達(dá)到臨界強度。 早強型防凍劑可以不必加入太多的防凍組分，盡量使防凍劑的摻量降低些，不但經(jīng)濟(jì)核算，降低摻量對混凝土的耐久性也是很有好處的。2021冬季大體積混凝土施工養(yǎng)護(hù)222. 防凍型防凍劑 日平均氣溫在-15以下的地區(qū)，混凝土澆筑后即使是入模溫度較高，但由于混凝土內(nèi)外溫差較大，混凝土在簡單覆蓋的情況下還是會很快的降至0以下，防凍劑的作用是要保證混凝土在澆筑后能抵御一定限度負(fù)溫環(huán)境。在此低溫下混凝土內(nèi)部仍然保持足夠的液相，以使水泥水化作用繼續(xù)進(jìn)行，而不致被凍脹破壞。 防凍組分是以降低液

9、相中的冰點為目的的一些純化學(xué)物質(zhì)。為保持在規(guī)定的負(fù)溫下仍然有足夠的液相就必須保持防凍成分有一定摻量。這些物質(zhì)在防凍劑中占有相當(dāng)?shù)谋壤@種比例隨著所要求的規(guī)定溫度不同而變化，負(fù)溫越低摻量越大。233. 復(fù)合型防凍劑的組分及作用機理 根據(jù)混凝土產(chǎn)生凍害的原因分析，必須從提高混凝土本身的抗凍能力及防治凍害的發(fā)生兩個途徑來解決。（1）早強組分 為了促進(jìn)水泥水化作用，使混凝土盡快達(dá)到抵御凍害的能力，強度迅速增長，加速模板周轉(zhuǎn)，縮短工期，早強組分是必不可少的，為了避免鋼筋銹蝕，采取相應(yīng)技術(shù)措施，使用少量的氯鹽，確保對鋼筋無促銹作用。 常用的早強劑有硫酸鈉，氯化鈣，硝酸鈣，亞硝酸鈣，三乙醇胺等。防凍劑中

10、的早強成分主要是是混凝土盡快達(dá)到或超過混凝土的受凍臨界強度。24（2）減水組分 減水劑的作用就在于分散水泥和降低混凝土的水灰比。減少了絕對用水量，使毛細(xì)孔變細(xì)、減少、且分布均勻，提高了混凝土的密實性。實質(zhì)上是減少了混凝土中可凍水的數(shù)量，即減少了受凍混凝上中的含冰率，相應(yīng)也提高了混凝土防凍性能。另外防凍劑摻量是固定的，由于水灰比的減小，相對的提高了混凝土中減水劑水溶液的濃度，進(jìn)一步降低了冰點，從而提高了混凝土防早期凍害能力。 常用的減水劑有木鈣，木萘，萘系高效減水劑及三聚氰胺，氨基磺酸鹽等。 25（3）引氣組分 這種引氣劑在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的激小氣泡。這些氣泡對混凝

11、土主要有四種作用： (a) 能減少混凝土的用水量，進(jìn)一步降低水灰比； (b) 引入的汽泡對混凝土內(nèi)冰晶的膨脹力有一個緩沖和消弱作用，減輕冰晶膨脹力的破壞作用； (c) 提高了混凝土的耐久性能； (d) 小氣泡起到阻斷毛細(xì)孔作用，使毛細(xì)孔中的可凍結(jié)水減少。 26 引氣的組分可以使用引氣型減水劑如木鈣，木鈉，蒽系減水劑等。也可以使用引氣劑，如松香熱聚物等。27摻與不摻防凍劑水泥水化生成物電子顯微鏡照片 28（4）防凍組分 主要功能是在負(fù)溫條件下降低混凝土內(nèi)游離水的冰點，減少混凝土內(nèi)部水分的成冰率，使之有較多的液態(tài)水供水泥水化，更重要的是改變成冰結(jié)構(gòu)，使冰晶變得疏松且成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而對混凝土結(jié)構(gòu)

12、沒有破壞作用。防凍組分一般摻量都比較大，考慮到對混凝土耐久性能的要求，應(yīng)盡量減少 K + 和 Na + 的引入量，這也是防凍劑的突出特點。29幾種無機化合物水溶液的冰點 30 在負(fù)溫下?lián)椒纼鰟┗炷林写蟛糠炙员３忠合?，混凝土強度在?fù)溫下依然在增長。在負(fù)溫下混凝土的增長速度取決于水泥品種、防凍劑種類和負(fù)溫溫度。按混凝土強度增長的速率的次序如下排列： K 2 CO 3 CaCl 2 NaClNaNO 2 Ca(NO 3 ) 2 只要保證混凝土在達(dá)到臨界強度前不受早期凍結(jié)，摻防凍劑混凝土的強度在以后的正溫下都能正常地繼續(xù)增長。318.3 防凍劑的生產(chǎn)與工程應(yīng)用8.3.1 防凍劑的生產(chǎn) 復(fù)合型防凍劑

13、在我國北方地區(qū)大量使用。 粉狀防凍劑的生產(chǎn)關(guān)鍵在于配方的選擇與產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性。而液體產(chǎn)品必須考慮各組分之間在水溶液中的相容性。液態(tài)產(chǎn)品中不允許有沉淀、結(jié)晶、絮狀物、粘稠度要適于管道輸送。32 防凍劑常用成分作用表 338.3.2 冬季施工中防凍劑的選用 冬施混凝土大致分為3大類：冷混凝土、負(fù)溫混凝土和早強混凝土。 冷混凝土是指除拌合水必須保持液態(tài)外，其他集料均不保溫，澆筑后也不采取任何保溫措施，主要依靠防凍組分保證一定的過冷液體在負(fù)溫下緩慢的進(jìn)行水化。這種混凝土需要摻大量無機鹽類來降低冰點。在施工條件不具備采取其他措施時才使用。 負(fù)溫混凝土：混凝土在負(fù)溫施工時，對砂、石、拌合水進(jìn)行保溫和熱處

14、理，在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中要與保溫防護(hù)、蓄熱法等綜合措施相結(jié)合。34 低溫早強混凝土：在0左右的低溫或不很低的負(fù)溫下施工，只采取加熱拌合水再輔以綜合蓄熱法使混凝土保持在正溫下硬化、增強。 冷混凝土和負(fù)溫混凝土摻防凍劑的作用是降低拌合物種中液相的冰點，使水泥在負(fù)溫下繼續(xù)水化，因此采用防凍型的防凍劑，負(fù)溫混凝土采用了加熱原材料及蓄熱保溫養(yǎng)護(hù)使混凝土的初始溫度始終高于外界最低溫度，因此外加劑摻量比冷混凝土少。 低溫早強混凝土則只需加入早強型防凍劑即可。 35試驗項目 性能指標(biāo) 一等品 合格品 減水率 ,% , 10 泌水率比 , % , 80 100 含氣量 ,%, 2.5 2.0 凝結(jié)時間差 (min) 初凝 -15 0 +