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混凝土受冻机理和防冻剂的应用涡阳县防冻剂价格蒙城防冻剂厂家利辛早强防冻剂

发布时间:2022-01-21人气:9

我国北方地区冬期施工很普遍,如不采取有效措施或措施不当,混凝土易遭受冻害,造成工程事故。在混凝土工程的冬期施工方法中,掺加防冻剂是一个很好的选择,通过掺加防冻剂可使冬期施工工艺操作简单,保证工程质量,节省能源和附加设施,降低冬期施工的工程造价。因此,了解混凝土冻害的机理和规律,熟悉混凝土防冻剂的作用机理及其使用方法,对保证工程质量、实现全年均衡施工具有十分重要的意义。

1混凝土冻害机理分析

混凝土拌和物浇筑后之所以能逐渐凝结硬化,直至获得最终强度,是由于水泥的水化作用。水泥水化速度除与混凝土组成材料和配合比有关外,还与外界温度密切相关。当温度升高时水化加快,强度增长加快,当温度降低到0℃度时,存在于混凝土中的水有一部分结冰,导致水泥水化减慢,强度增长相应变慢。温度继续降低,当混凝土中的水完全变成冰时,水泥的水化基本停止,此时混凝土的强度也不会再增长。水变成冰后体积约增大9%,同时产生约2.5MPa的膨胀应力,这个应力往往大于混凝土内部形成的初始强度值,使混凝土受到不同程度的破坏。此外,水变成冰后,还会在骨料和钢筋表面产生颗粒较大的冰凌,减弱水泥浆与骨料、钢筋的黏结力。冰凌融化后,还会在混凝土内部形成各种空隙,降低混凝土的耐久性。

冬期施工当混凝土强度达到某一界限值时,由于结构已初步形成,具备了抵抗冻胀破坏的能力,混凝土再受冻亦不会被冻坏,这一强度称做混凝土的抗冻临界强度。抗冻临界强度的提出是混凝土冬期施工理论的一个重大突破,也是制定混凝土冬期施工措施的重要依据。混凝土冬期施工的关键就是要使混凝土尽快达到抗冻临界强度。防冻剂的作用在于降低拌和物冰点,细化冰晶,混凝土在负温下保持一定数量的液相水,使水泥缓慢水化,混凝土达到抗冻临界强度。

2防冻剂的组分及作用机理

防冻剂是根据混凝土冻害机理,结合抗冻临界强度、最优成冰率、冰晶形态转化等理论,总结长期冬期施工实践研制的,一般由四种成分组成。

1)防冻组分

防冻组分是一种使混凝土拌和物在负温环境下不受冻害的化学物质。许多无机盐和有机物都有防冻功能。大部分无机盐水溶液(如亚硝酸钠、氯化钠)与水有很低的共熔温度,具有能降低水的冰点、使混凝土在负温下仍在进行水化的作用。在使用防冻剂时必须保持无机盐足够大的浓度,否则仍然会造成冻害。目前除了应用无机盐作为防冻组分外,有机防冻组分(如有机醇类、三乙醇胺等)也开始大范围使用。有机组分既能降低水的冰点,也能使冰的晶格构造严重变形,无法形成冻胀应力,从而破坏水化矿物构造使混凝土强度受损。

2)早强组分

早强组分主要作用是加速混凝土的凝结硬化,使之尽快达到抗冻临界强度,增强混凝土抵御冻害的能力。更重要的是,早期的水化反应速度的加快,可使混凝土内大部分自由水变成不结冰的化合水,从而减少混凝土的冻害。

3)减水组分

减水组分的主要功能是:减少拌和水,从而减少游离水总量,从根本上减少可冻冰的含量,消除冻胀内因。减水成分可以释放包裹水,消除劣质水泡,使粗大冰晶转化为细小冰晶,优化水泥水化环境,减轻胀冻压力。换句话说,减水就意味着提高强度,就是提高混凝土的抗冻能力,同时也提高了混凝土的密实度,较大降低了自由水对混凝土形成的冻害,细化了毛细孔隙,对降低液相冰点有促进作用。

4)引气组分

掺加适量引气组分,可以在混凝土拌和过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭的极性微气泡。这样既可以切割、封闭混凝土内的连通孔道,减轻冻胀时的裂纹扩展,又可以起到膨胀“缓冲器”的作用,吸收冰晶膨胀应力,减轻冻害。

3防冻剂的正确使用

混凝土冬期施工方法有很多,一般情况下应优先选用蓄热法,如果经热工计算蓄热法不能达到要求时,要考虑掺加防冻剂。掺防冻剂经常与蓄热法一起应用,利用混凝土的初始热量及水泥在水化过程中释放出来的热量,加快混凝土强度的增加。掺防冻剂时会对混凝土的耐久性产生不同程度的影响,应该在满足混凝土初期养护温度可以达到受冻临界强度的前提下,尽量减少外加剂的掺量。

还应考虑结构本身的要求,如氯盐对钢筋有锈蚀作用。在钢筋混凝土工程和预应力混凝土工程中,可掺用无氯盐的防冻剂。在高湿度、高温度环境中使用的结构中,在与酸、碱等侵蚀性介质相接触的结构中,掺用氯盐阻锈类防冻剂等。

防冻剂的选用必须正确理解“使用温度”。任何一种符合标准的防冻剂产品,都有一个明确的“使用温度”,即在环境温度降到“使用温度”前混凝土必须达到抗冻临界强度,否则混凝土有可能被冻坏。混凝土的“使用温度”越低,说明该防冻剂防冻效果越好,混凝土越有更多的时间来增长强度,达到抗冻临界强度的可能性就大大增加。

只有深入了解了混凝土的受冻机理和防冻剂的作用机理,才能使各类防冻剂得到高效正确的使用,才能加快施工进度,保证工程质量。

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