行業(yè) | 關(guān)于防凍混凝土與抗凍混凝土的討論

前言

在建筑行業(yè)中，有些施工人員往往把冬期施工的混凝土與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有抗凍等級(jí)要求的混凝土都稱為“抗凍混凝土”。筆者認(rèn)為，冬期施工的混凝土，主要是采取技術(shù)措施預(yù)防混凝土澆筑后，在未達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度以前不發(fā)生凍脹破壞就達(dá)到了技術(shù)要求，應(yīng)稱為防凍混凝土。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有抗凍等級(jí)要求，混凝土自身應(yīng)具有長期抵抗凍融循環(huán)能力的，才應(yīng)稱為抗凍混凝土。
在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，查不到防凍混凝土的術(shù)語，僅能查到“摻防凍劑的混凝土”或“冬期施工的混凝土”等詞語；抗凍混凝土在規(guī)范中的術(shù)語是：抗凍等級(jí)等于或大于F50級(jí)的混凝土。實(shí)際上這兩種混凝土技術(shù)要求完全不同，但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范沒有給出“防凍混凝土”的定義，或有些施工人員對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范學(xué)習(xí)不夠，因此容易引起一些施工人員對這兩種混凝土產(chǎn)生誤解或混淆。譬如：誤認(rèn)為“抗凍混凝土就是摻防凍劑的混凝土”、或“大熱天為什么要澆筑抗凍混凝土？”等。這些誤解可能造成對抗凍混凝土的生產(chǎn)、澆筑和養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的重視不夠而影響到工程質(zhì)量。

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防凍混凝土

防凍混凝土的技術(shù)要求是：在冬期施工過程中，采取可靠的技術(shù)措施，使混凝土澆筑后盡早凝結(jié)硬化，并在未達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度以前不得發(fā)生凍脹破壞。
當(dāng)氣溫在0～4℃時(shí)，水的活性較低，水泥的水化反應(yīng)極其緩慢，混凝土的強(qiáng)度發(fā)展不能達(dá)到要求。當(dāng)溫度低于0℃時(shí)，混凝土內(nèi)部水分大部分凍結(jié)。水結(jié)成冰后產(chǎn)生9%的體積膨脹，混凝土結(jié)構(gòu)將遭致永久性破壞；另外，水結(jié)成冰后，混凝土中沒有足夠的液態(tài)水參與水泥的水化反應(yīng)，混凝土的強(qiáng)度增長極慢甚至停止。因此，冬期施工澆筑的混凝土宜摻入早強(qiáng)劑或防凍劑，并應(yīng)在混凝土凝結(jié)硬化初期，采取適當(dāng)?shù)谋�溫或增溫措施，充分利用混凝土自身熱量或外部熱量（如電熱法、暖棚法等），確�；炷�土澆筑后的起始養(yǎng)護(hù)溫度：嚴(yán)寒地區(qū)不低于10℃；寒冷地區(qū)不低于5℃，使混凝土強(qiáng)度具備正常增長的條件，盡快的獲得受凍臨界強(qiáng)度。
（1）冬期施工采取的技術(shù)措施
冬期施工是混凝土工程質(zhì)量事故的多發(fā)季節(jié)，這是由于準(zhǔn)備工作時(shí)間短，技術(shù)要求復(fù)雜，某一環(huán)節(jié)跟不上或倉促施工造成的。因此，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁庀筚Y料統(tǒng)計(jì)，提前做好周密計(jì)劃和冬施準(zhǔn)備工作，避免發(fā)生工程質(zhì)量事故。冬期施工采取的技術(shù)措施主要有：
①材料預(yù)熱法：即先將水及砂、石預(yù)先加熱，再用于攪拌混凝土；
②蓄熱保溫法：即采用保溫材料覆蓋澆筑后的混凝土，使混凝土澆筑后在一定時(shí)間內(nèi)保持不降溫或緩慢降溫；
③暖棚法：即在施工現(xiàn)場搭建保溫加熱暖棚，使混凝土澆筑后在暖棚內(nèi)正溫環(huán)境條件下養(yǎng)護(hù)，有條件時(shí)好攪拌、澆筑也在暖棚內(nèi)進(jìn)行；
④摻入早強(qiáng)劑或防凍劑。
此外，冬期施工的混凝土宜適當(dāng)提高水泥用量，或采用早強(qiáng)水泥，以及采用高性能減水劑或高效減水劑，盡量減少用水量等技術(shù)措施。
采取以上技術(shù)措施的目的，是為了控制和提高混凝土的出機(jī)溫度和入模后溫度，確�；炷�土澆筑后強(qiáng)度具備正常增長的條件，在未達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度以前不發(fā)生凍害。
（2）關(guān)于早強(qiáng)劑和防凍劑
當(dāng)今世界混凝土破壞原因按重要性排列的順序是：鋼筋銹蝕、寒冷氣候下的凍害、侵蝕環(huán)境的物理化學(xué)作用。因此，摻用早強(qiáng)劑或防凍劑的混凝土應(yīng)注意要限制氯鹽含量，氯鹽是誘發(fā)鋼筋銹蝕的一個(gè)很重要因素，預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定控制混凝土中的大氯離子含量，避免發(fā)生工程質(zhì)量事故，造成巨大浪費(fèi)，國內(nèi)外許多工程已為此付出了慘重代價(jià)。
①混凝土早強(qiáng)劑與組分
能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑稱為早強(qiáng)劑。在實(shí)際使用中，大多為復(fù)配早強(qiáng)劑，無機(jī)鹽類對混凝土后期強(qiáng)度不利；氯鹽早強(qiáng)劑會(huì)引起鋼筋銹蝕；硫酸鹽早強(qiáng)劑可能產(chǎn)生體積膨脹，使混凝土耐久性降低；鈉鹽早強(qiáng)劑將增加混凝土中堿含量，與活性二氧化硅骨料產(chǎn)生堿—骨料反應(yīng)。早強(qiáng)劑過量加入，雖然混凝土早期效果好，但后期強(qiáng)度損失大，鹽析加劇影響混凝土飾面；增加混凝土導(dǎo)電性能及增大混凝土收縮開裂的危險(xiǎn)�；炷�土早強(qiáng)劑的主要組分有：氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鋁、重鉻酸鉀、三乙醇胺、三異丙醇胺、甲醇、乙醇、甲酸鈣、草酸鋰、乙酸鈉等。
②混凝土防凍劑與組分
能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)期性能的外加劑稱為防凍劑。防凍劑絕大多數(shù)是復(fù)合外加劑，應(yīng)控制早強(qiáng)組分和防凍組分無機(jī)鹽類的摻入量，否則使用不當(dāng)會(huì)引起混凝土后期強(qiáng)度倒縮、鋼筋銹蝕及堿—骨料反應(yīng)發(fā)生。
混凝土防凍劑的主要組分有：防凍組分（如亞硝酸鈉、氯化鈉、甲醇、尿素、氯化鈣、碳酸鉀等）、引氣組分（如松香皂、松香熱聚物、烷基磺酸鈉等）、早強(qiáng)組分（如硫酸鈉、氯化鈣、硝酸鈣、三乙醇胺等）、減水組分（如萘系、三聚氰胺、氨基磺酸等）。
（3）關(guān)于早強(qiáng)劑和防凍劑的選用
我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119）第7.3.1條規(guī)定：
①在日低氣溫為0～-5℃，混凝土采用塑料薄膜和保溫材料覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí)，可采用早強(qiáng)劑或早強(qiáng)減水劑；
②在日低氣溫為-5～-10℃、-10～-15℃、-15～-20℃，采用上款保溫措施時(shí)，宜分別采用規(guī)定溫度為-5℃、-10℃、-15℃的防凍劑。
（4）關(guān)于冬期施工與受凍臨界強(qiáng)度
臨界強(qiáng)度是冬期澆筑的混凝土在受凍以前必須達(dá)到的低強(qiáng)度。
我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ104規(guī)定：根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁庀筚Y料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃即進(jìn)入冬期施工；當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d高于5℃時(shí)解除冬期施工。該《規(guī)程》規(guī)定冬期澆筑的混凝土受凍臨界強(qiáng)度為：
①普通混凝土采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制時(shí)，應(yīng)為設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的30%；采用礦渣硅酸鹽水泥配制時(shí)，應(yīng)為設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的40%；但混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C10及以下時(shí)不得小于5.0MPa。
②摻用防凍劑的混凝土，當(dāng)室外低氣溫不低于-15℃時(shí)不得小于4.0MPa；當(dāng)室外低氣溫不低于-30℃時(shí)不得小于5.0MPa。
混凝土中摻入合格的防凍劑后，能降低水的冰點(diǎn)，并改變了冰晶結(jié)構(gòu)，使混凝土在負(fù)溫條件下不會(huì)發(fā)生凍脹破壞，且仍有足夠的液態(tài)水使水泥的水化作用得以繼續(xù)進(jìn)行；轉(zhuǎn)入正溫后，混凝土強(qiáng)度能進(jìn)一步增長，達(dá)到或超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。因此，《規(guī)程》規(guī)定摻用防凍劑的混凝土受凍臨界強(qiáng)度明顯比不摻的低。

來源：《商品混凝土》，作者：楊紹林，如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題，請及時(shí)聯(lián)系，我們將盡快處理。