论文部分内容阅读
摘要：防冻剂的主要作用是提高早期强度，防止水泥基注浆材料受冻破坏。防冻剂中的有效组分之一就是降低冰点的物质。它的主要作用是使水泥基注浆材料的水分在尽可能低的温度下结冰，防止因水分的冻结而产生的冻胀应力，保证了负温下水泥基注浆材料强度的增长。本文结合工程实践，对防冻剂的种类与作用谈谈自己的体会。
关键词：外加剂，防冻剂，配合比
1.概况
随着我国建筑行业的迅猛发展，建筑使用的混凝土量逐年增多，外加剂是现代建筑行业中不可或缺的一部分。外加剂是一种复合型化学建材。大量的工程实践表明，在混凝土和注浆材料中掺入适量的外加剂，可以改善水泥基注浆材料的性能，提高水泥基注浆材料的强度、节省水泥和能源，改善工艺和劳动条件，提高施工速度和工程质量，保护环境，具有显著地经济效益和社会效益。
在合肥高速·翡翠湖畔项目中，低温下底板混凝土浇筑成为一个攻关难题，由于地域和气候的原因，我国规定当室外日平均气温地域5℃即进入冬季施工。基于此，为了保证混凝土施工的质量和进度，现场提出使用防冻剂。防冻剂是一种能使水泥基注浆材料在负温下硬化而不需要加热，最终能够达到与常温养护的水泥基注浆材料相同的质量水平。
2.防冻剂的组成及分类
防冻剂的主要作用是提高早期强度，防止水泥基注浆材料受冻破坏。防冻剂中的有效组分之一就是降低冰点的物质。它的主要作用是使水泥基注浆材料的水分在尽可能低的温度下结冰，防止因水分的冻结而产生的冻胀应力，保证了负温下水泥基注浆材料强度的增长。
防冻剂绝大多数都是复合型外加剂，由防冻组分、早强组分、减水组分、引起组分、载体等材料组成。
（1）防冻组分
防冻成分如氯化钙、氯化钠、亚硝酸钠、硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾、硫代硫酸钠、乙酸钠、尿素等。作用：降低水的冰点，使水泥在低温下能够继续水化。
（2）早强组分
早强成分如氯化钙、氯化钠、硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钙、三乙醇胺、硫代硫酸钠、硫酸钠等。作用：提高浆料的早期强度，抵抗水结冰产生的膨胀应力及降低冰点，使浆料尽快达到或超过浆料的受凍临界强度。
（3）减水组分
减水成分如木质磺酸钙、木钠、萘系高效减水剂、以及三聚氰胺、氨基磺酸盐、煤焦油系减水剂。作用：减少拌合物用水量，细化毛细管，提高毛细管中防冻剂浓度，降低冰点；减少水泥基注浆材料中冰的含量，并使冰晶粒细小且均匀分散，减轻对浆料的破坏应力并提高强度及耐久性。
（4）引气组分
引气成分如松香热聚物、皂荚素类减水剂、木质磺酸钙、木钠、蒽系减水剂等。其作用：在浆料中引入适量封闭的微气泡以减轻冰胀应力。，实验表明，应用引气减水剂的冰胀应力仅为单掺无机防冻剂的十分之一。含气量以3% 至5%为宜。
（5）载体
载体如粉煤灰、磨细矿渣、砖粉等，其作用一是使一些液体状或微量的组分掺入，并使各组分均匀分散；二是避免受潮结块；三是便于干粉掺加使用。
3.常用的防冻剂及其作用
3.1 FD复合防冻剂（本工程应用）
（1）产品特点与用途
本产品为液体防冻剂，由防冻剂、早强剂和萘系高效减水剂等复合组成，系无氯盐类高效防冻剂，具有掺量少，抗冻害能力强、塑化功能高及耐久性提高的特点，适用于最低气温不低于-20℃时的情况。
（2）原料
①尿素、②氯化钠、③三乙醇胺、④NF萘系高效减水剂、⑤氢氧化钠
（3）配合比，见表1-1
3.2 HF复合防冻剂
（1）产品特点与用途
本产品由亚硝酸钠、尿素及载体等材料复合而成，为灰色粉末，pH值为8至9，系非氯盐类防冻剂，兼有防冻与减水作用。在负温条件下，具有较强的抗冻能力，并使注浆材料具有较高的早期强度和优良的技术性能。HF复合防冻剂适用于日最低气温-5℃至-15℃冬季施工情况。本产品具有降低冰点作用及较好的减水作用，减水率可达到10%以上；7天强度可以达到设计标号的50%以上，28天强度可以达到设计强度的80%以上，28天后即使在负温条件下，强度仍然可以继续增加；具有抗冻、阻锈和减水的功能，对钢筋无锈蚀作用；对水泥品种的适应性强，适用于各种水泥。
（2）原料
①氯化钠、②亚硝酸钠、③尿素、④粉煤灰
3.3 FD型防冻剂
（1）产品特点与用途
FD型防冻剂由早强防冻剂无水硫酸钠、亚硝酸钠、萘系高效减水剂和引气剂及载体组成。性状为灰白色粉末的非氯盐高效复合防冻剂，对钢筋无锈蚀危害，兼有防冻早强和减水作用，可减少拌合用水15%至20%。本产品适用于日最低-10℃至-15℃以上地区的冬季施工情况。
本产品能显著改善保水性，负温下注浆材料强度增长较快，-10℃龄期7天强度达到设计强度的25%，14天强度达到45%以上，28天强度达到65%，-15℃7天强度达到设计的15%，14天强度达到30%以上，28天强度达到45%以上，负温7天后标养28天的强度可达设计强度等级，对钢筋无锈蚀；
（2）原料
①亚硝酸钠、②无水硫酸钠、③烷基苯磺酸钠、④粉煤灰
3.4 MRT复合防冻剂
（1）产品特点及用途
MRT复合防冻剂是由防冻剂、早强剂、减水剂和引气剂组成，灰色粉末，不含氯离子。具有防冻、早强、减水、引起等综合作用。在低温（0—20℃）条件下，综合蓄热法施工，掺少量防冻剂（2%—3%），三天内即可达到规范要求的界面强度，可缩短养护时间，使注浆材料很快具有抗冻能力，实现冬季连续施工。与标准养护比较，不降低注浆材料的后期强度。
本产品由较好的减水作用和降低冰点的作用，减水率可达到10%—20%，掺量为水泥质量的4%时，减水率为11%左右，含气量约为3.5%，保水性显著改善，凝结时间有所缩短。具有一定的塑化作用，能改善水泥的和易性；对钢筋无锈蚀作用。
（2）原料
①亚硝酸钠、②尿素、③无水硫酸钠、④硝酸钠、⑤酒石酸、⑥木质素磺酸钙、⑦NF萘系高效减水剂、⑧十二烷基硫酸钠、⑨粉煤灰
（3）配合比，见表1-4
表1-4 MRT复合防冻剂配合比
随着材料科学这门学科的这些年的发展，防冻剂的种类繁多，涉及到的化学药剂也越来越多，以上列举了一些有代表性的防冻剂品种。
4. 结论
通过分析可知：防冻剂配方使浆液的流动性能大大增强（黏度小），并且注浆材料的早期强度也大大增大，使浆液达到了注浆的基本要求：在流动时要求流动性能好；在到达注浆点后，尽可能快的形成强度。因此冬季进行水泥注浆施工时，合理使用防冻剂，既可以提前工期，减轻第二年的工程量，又会给企业带来巨大的经济效益，工程质量也符合国家行业规范要求。
参考文献
[1]周胜军等.混凝土防冻剂液灰比研究.北京工业大学学报，1995年第三期
[2]巴恒静等.对冬季施工中应用防冻剂几个问题的讨论.低温建筑技术，1990年第二期
[3]重点工程砼安全性研究.“九五重点科技项目鉴定资料”
作者简介：
1、李永超（1988—），男，汉族，山东日照人，工程师，学士，从事土建施工；
2、董奇（1988—），男，汉族，浙江绍兴人，工程师，学士，从事土建施工；
3、万锦超（1989—），男，汉族，江西景德镇人，工程师，学士，从事土建结构设计。
关键词：外加剂，防冻剂，配合比
1.概况
随着我国建筑行业的迅猛发展，建筑使用的混凝土量逐年增多，外加剂是现代建筑行业中不可或缺的一部分。外加剂是一种复合型化学建材。大量的工程实践表明，在混凝土和注浆材料中掺入适量的外加剂，可以改善水泥基注浆材料的性能，提高水泥基注浆材料的强度、节省水泥和能源，改善工艺和劳动条件，提高施工速度和工程质量，保护环境，具有显著地经济效益和社会效益。
在合肥高速·翡翠湖畔项目中，低温下底板混凝土浇筑成为一个攻关难题，由于地域和气候的原因，我国规定当室外日平均气温地域5℃即进入冬季施工。基于此，为了保证混凝土施工的质量和进度，现场提出使用防冻剂。防冻剂是一种能使水泥基注浆材料在负温下硬化而不需要加热，最终能够达到与常温养护的水泥基注浆材料相同的质量水平。
2.防冻剂的组成及分类
防冻剂的主要作用是提高早期强度，防止水泥基注浆材料受冻破坏。防冻剂中的有效组分之一就是降低冰点的物质。它的主要作用是使水泥基注浆材料的水分在尽可能低的温度下结冰，防止因水分的冻结而产生的冻胀应力，保证了负温下水泥基注浆材料强度的增长。
防冻剂绝大多数都是复合型外加剂，由防冻组分、早强组分、减水组分、引起组分、载体等材料组成。
（1）防冻组分
防冻成分如氯化钙、氯化钠、亚硝酸钠、硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾、硫代硫酸钠、乙酸钠、尿素等。作用：降低水的冰点，使水泥在低温下能够继续水化。
（2）早强组分
早强成分如氯化钙、氯化钠、硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钙、三乙醇胺、硫代硫酸钠、硫酸钠等。作用：提高浆料的早期强度，抵抗水结冰产生的膨胀应力及降低冰点，使浆料尽快达到或超过浆料的受凍临界强度。
（3）减水组分
减水成分如木质磺酸钙、木钠、萘系高效减水剂、以及三聚氰胺、氨基磺酸盐、煤焦油系减水剂。作用：减少拌合物用水量，细化毛细管，提高毛细管中防冻剂浓度，降低冰点；减少水泥基注浆材料中冰的含量，并使冰晶粒细小且均匀分散，减轻对浆料的破坏应力并提高强度及耐久性。
（4）引气组分
引气成分如松香热聚物、皂荚素类减水剂、木质磺酸钙、木钠、蒽系减水剂等。其作用：在浆料中引入适量封闭的微气泡以减轻冰胀应力。，实验表明，应用引气减水剂的冰胀应力仅为单掺无机防冻剂的十分之一。含气量以3% 至5%为宜。
（5）载体
载体如粉煤灰、磨细矿渣、砖粉等，其作用一是使一些液体状或微量的组分掺入，并使各组分均匀分散；二是避免受潮结块；三是便于干粉掺加使用。
3.常用的防冻剂及其作用
3.1 FD复合防冻剂（本工程应用）
（1）产品特点与用途
本产品为液体防冻剂，由防冻剂、早强剂和萘系高效减水剂等复合组成，系无氯盐类高效防冻剂，具有掺量少，抗冻害能力强、塑化功能高及耐久性提高的特点，适用于最低气温不低于-20℃时的情况。
（2）原料
①尿素、②氯化钠、③三乙醇胺、④NF萘系高效减水剂、⑤氢氧化钠
（3）配合比，见表1-1
3.2 HF复合防冻剂
（1）产品特点与用途
本产品由亚硝酸钠、尿素及载体等材料复合而成，为灰色粉末，pH值为8至9，系非氯盐类防冻剂，兼有防冻与减水作用。在负温条件下，具有较强的抗冻能力，并使注浆材料具有较高的早期强度和优良的技术性能。HF复合防冻剂适用于日最低气温-5℃至-15℃冬季施工情况。本产品具有降低冰点作用及较好的减水作用，减水率可达到10%以上；7天强度可以达到设计标号的50%以上，28天强度可以达到设计强度的80%以上，28天后即使在负温条件下，强度仍然可以继续增加；具有抗冻、阻锈和减水的功能，对钢筋无锈蚀作用；对水泥品种的适应性强，适用于各种水泥。
（2）原料
①氯化钠、②亚硝酸钠、③尿素、④粉煤灰
3.3 FD型防冻剂
（1）产品特点与用途
FD型防冻剂由早强防冻剂无水硫酸钠、亚硝酸钠、萘系高效减水剂和引气剂及载体组成。性状为灰白色粉末的非氯盐高效复合防冻剂，对钢筋无锈蚀危害，兼有防冻早强和减水作用，可减少拌合用水15%至20%。本产品适用于日最低-10℃至-15℃以上地区的冬季施工情况。
本产品能显著改善保水性，负温下注浆材料强度增长较快，-10℃龄期7天强度达到设计强度的25%，14天强度达到45%以上，28天强度达到65%，-15℃7天强度达到设计的15%，14天强度达到30%以上，28天强度达到45%以上，负温7天后标养28天的强度可达设计强度等级，对钢筋无锈蚀；
（2）原料
①亚硝酸钠、②无水硫酸钠、③烷基苯磺酸钠、④粉煤灰
3.4 MRT复合防冻剂
（1）产品特点及用途
MRT复合防冻剂是由防冻剂、早强剂、减水剂和引气剂组成，灰色粉末，不含氯离子。具有防冻、早强、减水、引起等综合作用。在低温（0—20℃）条件下，综合蓄热法施工，掺少量防冻剂（2%—3%），三天内即可达到规范要求的界面强度，可缩短养护时间，使注浆材料很快具有抗冻能力，实现冬季连续施工。与标准养护比较，不降低注浆材料的后期强度。
本产品由较好的减水作用和降低冰点的作用，减水率可达到10%—20%，掺量为水泥质量的4%时，减水率为11%左右，含气量约为3.5%，保水性显著改善，凝结时间有所缩短。具有一定的塑化作用，能改善水泥的和易性；对钢筋无锈蚀作用。
（2）原料
①亚硝酸钠、②尿素、③无水硫酸钠、④硝酸钠、⑤酒石酸、⑥木质素磺酸钙、⑦NF萘系高效减水剂、⑧十二烷基硫酸钠、⑨粉煤灰
（3）配合比，见表1-4
表1-4 MRT复合防冻剂配合比
随着材料科学这门学科的这些年的发展，防冻剂的种类繁多，涉及到的化学药剂也越来越多，以上列举了一些有代表性的防冻剂品种。
4. 结论
通过分析可知：防冻剂配方使浆液的流动性能大大增强（黏度小），并且注浆材料的早期强度也大大增大，使浆液达到了注浆的基本要求：在流动时要求流动性能好；在到达注浆点后，尽可能快的形成强度。因此冬季进行水泥注浆施工时，合理使用防冻剂，既可以提前工期，减轻第二年的工程量，又会给企业带来巨大的经济效益，工程质量也符合国家行业规范要求。
参考文献
[1]周胜军等.混凝土防冻剂液灰比研究.北京工业大学学报，1995年第三期
[2]巴恒静等.对冬季施工中应用防冻剂几个问题的讨论.低温建筑技术，1990年第二期
[3]重点工程砼安全性研究.“九五重点科技项目鉴定资料”
作者简介：
1、李永超（1988—），男，汉族，山东日照人，工程师，学士，从事土建施工；
2、董奇（1988—），男，汉族，浙江绍兴人，工程师，学士，从事土建施工；
3、万锦超（1989—），男，汉族，江西景德镇人，工程师，学士，从事土建结构设计。