巖土工程師輔導(dǎo)：阻銹型混凝土液體防凍劑的研發(fā)

　　近年來(lái)，在混凝土冬季施工中，普遍采用摻防凍劑的負(fù)溫混凝土方法代替了傳統(tǒng)的電熱法或蓄熱法，此技術(shù)施工方便，既能保證工程質(zhì)量，又有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　傳統(tǒng)配方一般存在以下問(wèn)題：1)防凍劑中的氯鹽離子引起鋼筋銹蝕，繼而影響混凝土的耐久性;2)多為粉劑，計(jì)量準(zhǔn)確度差，應(yīng)用中易造成環(huán)境污染;3)組分中無(wú)機(jī)鹽類多含有Na+，這些無(wú)機(jī)鹽易產(chǎn)生堿骨料反應(yīng);4)摻量高;在-10℃~-15℃條件下，分兩級(jí)摻入，摻量為2%～l0%(按水泥量計(jì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù));5)有的品種內(nèi)含有氨類，對(duì)室內(nèi)環(huán)境造成污染。

　　于是，低溫早強(qiáng)、無(wú)氯、低堿、低摻量、對(duì)人體和環(huán)境無(wú)潛在危害;且滿足混凝土施工性能和混凝土耐久性成為人們對(duì)混凝土防凍劑更高的追求目標(biāo)。

　　配方組分選擇

　　我們的研究是以粉劑防凍劑為基礎(chǔ)，選擇了早強(qiáng)劑+減水劑+引氣劑的配方模式，以保證混凝土在冬季施工的時(shí)候，既能在低溫下硬化，又能使混凝土在受凍前具有一定免遭凍害的強(qiáng)度。傳統(tǒng)配方的粉劑中含有大量的無(wú)機(jī)鹽，溶解度低，不易形成穩(wěn)定的液相。尤其在低溫條件下，大量析晶，無(wú)法液體化。因此，要實(shí)現(xiàn)防凍劑的液體化，首先要考慮其含固量的大小，復(fù)合后是否會(huì)有不溶物產(chǎn)生，是否會(huì)有分層、沉淀、結(jié)晶及產(chǎn)品黏度等問(wèn)題。我們研究的產(chǎn)品以有機(jī)類代替部分無(wú)機(jī)鹽類，采用有機(jī)組分為主、無(wú)機(jī)組分為輔進(jìn)行多種組分復(fù)合，以達(dá)到無(wú)鈉、低摻量和環(huán)保的目的。

　　選擇A、B為早強(qiáng)組分，C、D為減水組分，E為自配引氣組分，摻量均為水泥質(zhì)量的3%，水泥采用山西水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5水泥。試塊成型后，同一編號(hào)試塊正溫養(yǎng)護(hù)2組，其余靜停4h后放入-10℃冰箱，凍7d后拆模放入標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期試驗(yàn)。

　　單摻一種早強(qiáng)組分，早強(qiáng)作用不明顯，通過(guò)復(fù)摻可以很好地解決早強(qiáng)問(wèn)題。此外，加入自配的引氣組分，可使引入的氣泡大小均勻、形狀規(guī)則，引氣組分還可以形成很多封閉型微氣孔，以緩解凍脹應(yīng)力的破壞，提高混凝土的早期防凍害性能，并改善混凝土的工作性能。由表1可知，a-3的配比效果最佳，其配比組成為A+B+C+D+E，防凍組分及減水組分均采用復(fù)合摻入，達(dá)到了1+1≥2的效果。

　　結(jié)果與討論

　　(1)-10℃條件下?lián)搅康倪x擇

　　為確定產(chǎn)品在-10℃條件下的最佳摻量，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、2%、2.5%、3%、3.5%5種摻量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2.

　　可以看出，-10℃條件下?lián)搅繛?.5%~3.5%時(shí)效果較好，故選擇最佳摻量為3%.

　　(2)防凍劑對(duì)不同水泥的適應(yīng)性

　　選擇東山、廣廈、晉源和獅頭4個(gè)品種的水泥，各摻入3%防凍劑進(jìn)行適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3.

　　可以看出，加入相同摻量的防凍劑后，不同水泥的混凝土(-7+56)d的抗壓強(qiáng)度均達(dá)到并超過(guò)28d混凝土強(qiáng)度，說(shuō)明該防凍劑對(duì)水泥有良好的適應(yīng)性。

　　(3)自然負(fù)溫條件下混凝土的強(qiáng)度由表4可以看出，摻防凍劑的混凝土在自然負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下，(-28～+56)d強(qiáng)度達(dá)到了28d標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度，混凝土最終強(qiáng)度不受影響。

　　產(chǎn)品檢驗(yàn)

　　為考察摻加防凍劑后混凝土的含氣量、氨釋放量及對(duì)鋼筋銹蝕的影響，我們將產(chǎn)品送到山西省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢驗(yàn)，得到表5的檢驗(yàn)結(jié)果。

　　工程應(yīng)用

　　2002年年底～2003年年初，我們將該防凍劑用于太鋼不銹鋼園區(qū)綜合樓地基、二冷軋熱線柱基和新建攪拌站地面等工程中，滿足了施工要求，取得了較好的效果。具體應(yīng)用情況見(jiàn)表6.

　　我們?cè)谘芯繒r(shí)選擇了早強(qiáng)劑+減水劑+引氣劑的配方模式，配成阻銹型液體防凍劑，該防凍劑有以下特點(diǎn)：①摻量低，摻量?jī)H為0.7%~1.0%(以含固量計(jì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù));②低鈉、無(wú)氯，不會(huì)造成鋼筋銹蝕和堿骨料反應(yīng);③勻質(zhì)性好，低溫不析晶，無(wú)沉淀;④不含氨類，對(duì)環(huán)境無(wú)污染;⑤便于計(jì)量，易實(shí)現(xiàn)商品化。

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