李姿

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系（473009）

混凝土受凍機(jī)理和防凍劑的應(yīng)用

李姿

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系（473009）

這里主要闡述了防凍劑的組分及其作用機(jī)理，提出了防凍劑的正確使用方法，對(duì)防止混凝土受凍具有一定的參考價(jià)值。

混凝土；防凍劑；作用機(jī)理；應(yīng)用

0 引言

我國(guó)北方地區(qū)冬期施工很普遍，如不采取有效措施或措施不當(dāng),混凝土易遭受凍害，造成工程事故。在混凝土工程的冬期施工方法中，摻加防凍劑是一個(gè)很好的選擇，通過(guò)摻加防凍劑可使冬期施工工藝操作簡(jiǎn)單,保證工程質(zhì)量，節(jié)省能源和附加設(shè)施，降低冬期施工的工程造價(jià)。因此，了解混凝土凍害的機(jī)理和規(guī)律，熟悉混凝土防凍劑的作用機(jī)理及其使用方法，對(duì)保證工程質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)全年均衡施工具有十分重要的意義。

1 混凝土凍害機(jī)理分析

混凝土拌和物澆筑后之所以能逐漸凝結(jié)硬化，直至獲得最終強(qiáng)度，是由于水泥的水化作用。水泥水化速度除與混凝土組成材料和配合比有關(guān)外，還與外界溫度密切相關(guān)。當(dāng)溫度升高時(shí)水化加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)加快，當(dāng)溫度降低到0℃度時(shí)，存在于混凝土中的水有一部分結(jié)冰,導(dǎo)致水泥水化減慢，強(qiáng)度增長(zhǎng)相應(yīng)變慢。溫度繼續(xù)降低，當(dāng)混凝土中的水完全變成冰時(shí)，水泥的水化基本停止，此時(shí)混凝土的強(qiáng)度也不會(huì)再增長(zhǎng)。水變成冰后體積約增大9%，同時(shí)產(chǎn)生約2.5mPa的膨脹應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力往往大于混凝土內(nèi)部形成的初始強(qiáng)度值，使混凝土受到不同程度的破壞。此外，水變成冰后，還會(huì)在骨料和鋼筋表面產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料、鋼筋的黏結(jié)力。冰凌融化后，還會(huì)在混凝土內(nèi)部形成各種空隙，降低混凝土的耐久性。

冬期施工當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到某一界限值時(shí)，由于結(jié)構(gòu)已初步形成，具備了抵抗凍脹破壞的能力，混凝土再受凍亦不會(huì)被凍壞，這一強(qiáng)度稱做混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度?？箖雠R界強(qiáng)度的提出是混凝土冬期施工理論的一個(gè)重大突破，也是制定混凝土冬期施工措施的重要依據(jù)。混凝土冬期施工的關(guān)鍵就是要使混凝土盡快達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。防凍劑的作用在于降低拌和物冰點(diǎn)，細(xì)化冰晶，混凝土在負(fù)溫下保持一定數(shù)量的液相水，使水泥緩慢水化，混凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。

2 防凍劑的組分及作用機(jī)理

防凍劑是根據(jù)混凝土凍害機(jī)理，結(jié)合抗凍臨界強(qiáng)度、最優(yōu)成冰率、冰晶形態(tài)轉(zhuǎn)化等理論，總結(jié)長(zhǎng)期冬期施工實(shí)踐研制的,一般由四種成分組成。

1）防凍組分

防凍組分是一種使混凝土拌和物在負(fù)溫環(huán)境下不受凍害的化學(xué)物質(zhì)。許多無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)物都有防凍功能。大部分無(wú)機(jī)鹽水溶液（如亞硝酸鈉、氯化鈉）與水有很低的共熔溫度，具有能降低水的冰點(diǎn)、使混凝土在負(fù)溫下仍在進(jìn)行水化的作用。在使用防凍劑時(shí)必須保持無(wú)機(jī)鹽足夠大的濃度，否則仍然會(huì)造成凍害。目前除了應(yīng)用無(wú)機(jī)鹽作為防凍組分外，有機(jī)防凍組分（如有機(jī)醇類、三乙醇胺等）也開(kāi)始大范圍使用。有機(jī)組分既能降低水的冰點(diǎn)，也能使冰的晶格構(gòu)造嚴(yán)重變形,無(wú)法形成凍脹應(yīng)力，從而破壞水化礦物構(gòu)造使混凝土強(qiáng)度受損。

2）早強(qiáng)組分

早強(qiáng)組分主要作用是加速混凝土的凝結(jié)硬化，使之盡快達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度，增強(qiáng)混凝土抵御凍害的能力。更重要的是，早期的水化反應(yīng)速度的加快，可使混凝土內(nèi)大部分自由水變成不結(jié)冰的化合水，從而減少混凝土的凍害。

3）減水組分

減水組分的主要功能是:減少拌和水，從而減少游離水總量，從根本上減少可凍冰的含量，消除凍脹內(nèi)因。減水成分可以釋放包裹水，消除劣質(zhì)水泡，使粗大冰晶轉(zhuǎn)化為細(xì)小冰晶,優(yōu)化水泥水化環(huán)境，減輕脹凍壓力。換句話說(shuō)，減水就意味著提高強(qiáng)度，就是提高混凝土的抗凍能力，同時(shí)也提高了混凝土的密實(shí)度,較大降低了自由水對(duì)混凝土形成的凍害，細(xì)化了毛細(xì)孔隙，對(duì)降低液相冰點(diǎn)有促進(jìn)作用。

4）引氣組分

摻加適量引氣組分，可以在混凝土拌和過(guò)程中引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的極性微氣泡。這樣既可以切割、封閉混凝土內(nèi)的連通孔道，減輕凍脹時(shí)的裂紋擴(kuò)展，又可以起到膨脹“緩沖器”的作用，吸收冰晶膨脹應(yīng)力，減輕凍害。

3 防凍劑的正確使用

混凝土冬期施工方法有很多，一般情況下應(yīng)優(yōu)先選用蓄熱法，如果經(jīng)熱工計(jì)算蓄熱法不能達(dá)到要求時(shí)，要考慮摻加防凍劑。摻防凍劑經(jīng)常與蓄熱法一起應(yīng)用，利用混凝土的初始熱量及水泥在水化過(guò)程中釋放出來(lái)的熱量，加快混凝土強(qiáng)度的增加。摻防凍劑時(shí)會(huì)對(duì)混凝土的耐久性產(chǎn)生不同程度的影響，應(yīng)該在滿足混凝土初期養(yǎng)護(hù)溫度可以達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度的前提下，盡量減少外加劑的摻量。

還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)本身的要求，如氯鹽對(duì)鋼筋有銹蝕作用。在鋼筋混凝土工程和預(yù)應(yīng)力混凝土工程中，可摻用無(wú)氯鹽的防凍劑。在高濕度、高溫度環(huán)境中使用的結(jié)構(gòu)中，在與酸、堿等侵蝕性介質(zhì)相接觸的結(jié)構(gòu)中，摻用氯鹽阻銹類防凍劑等。

防凍劑的選用必須正確理解“使用溫度”。任何一種符合標(biāo)準(zhǔn)的防凍劑產(chǎn)品,都有一個(gè)明確的“使用溫度”，即在環(huán)境溫度降到“使用溫度”前混凝土必須達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度,否則混凝土有可能被凍壞?；炷恋摹笆褂脺囟取痹降?說(shuō)明該防凍劑防凍效果越好，混凝土越有更多的時(shí)間來(lái)增長(zhǎng)強(qiáng)度，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的可能性就大大增加。

只有深入了解了混凝土的受凍機(jī)理和防凍劑的作用機(jī)理，才能使各類防凍劑得到高效正確的使用，才能加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量。

[1]袁媛,汪波.冬期混凝土施工防凍劑的應(yīng)用[J].科技信息, 2010(27).

[2]王淑敏.淺談混凝土防凍劑的原理及使用[J].西部探礦工程,2010(10).

[3]王勇.混凝土防凍的原理及使用[J].內(nèi)蒙古水利,2009(5).

表2 后期2 636m現(xiàn)澆一、二級(jí)擋墻線型質(zhì)量缺陷統(tǒng)計(jì)表

現(xiàn)澆一、二級(jí)擋墻線型控制涉及到測(cè)量、班組管理、設(shè)備改良、施工工藝等專業(yè)技術(shù)知識(shí)，對(duì)技術(shù)管理人員綜合能力提出很高的要求，通過(guò)采取各項(xiàng)技術(shù)措施和施工工藝方法的改進(jìn)，并嚴(yán)格要求施工人員及管理人員，使得現(xiàn)澆一、二級(jí)擋墻線型控制取得了較好的效果，確保了工程質(zhì)量的優(yōu)良，為以后工程質(zhì)量管理提供一定的經(jīng)驗(yàn)參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗娟.擋墻質(zhì)量檢測(cè)研究現(xiàn)狀[J].科技資訊,2010,24.

[2]劉英奎.加強(qiáng)施工管理確保擋墻質(zhì)量的幾點(diǎn)體會(huì)[J].橋梁隧道,2009,17.