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一、商品混凝土防凍劑的作用機理

商品混凝土拌合物澆注后之所以能逐漸凝結(jié)硬化,直至獲得最終強度,是由于水泥水化作用的結(jié)果.而水泥水化作用的速度除與商品混凝土本身組成材料和配置比有關外,還與外界溫度密切相關.當溫度升高時水化作用加快,強度增長加快,而當溫度降低到0℃時,存在于商品混凝土中的水有一部分開始結(jié)冰,逐漸由液相(水)變?yōu)楣滔?/span>(冰),這時參與水泥水化作用的水減少了,水化作用減慢,強度增長相應變慢.溫度繼續(xù)降低,當存在于商品混凝土的強度不會再增長.防凍劑的作用在于降低拌合物冰點,細化冰晶,使商品混凝土在負溫下保持一定數(shù)量的液相水,是水泥緩慢水化,改善了混泥土的微觀結(jié)構(gòu),從而使凝土達到抗凍臨界強度.

防凍劑是根據(jù)商品混凝土凍害機理,結(jié)合抗凍臨界強度,最優(yōu)成冰率,冰晶形態(tài)轉(zhuǎn)化等理論,并總結(jié)長期冬季施工實踐研制的,一般由四種成分組成,其作用分述如下:

1、早強組分:主要作用是加速商品混凝土的凝結(jié)硬化,使之盡快達到抗凍臨界強度；在達到臨界強度以后,能加快商品混凝土硬化速度,克服負溫,低溫造成的強度增長緩慢現(xiàn)象.

2、引氣組成:在商品混凝土內(nèi)引入微米級的細小氣泡,起作用:

切割,封閉商品混凝土內(nèi)的連通孔到,減輕凍脹是的裂紋擴展.

引入的大量氣泡起到膨脹“緩沖器”的作用,吸收冰晶膨脹應力,減輕凍害.

3、減水組成起作用:

減少拌合水,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；

通過減水成分的分散作用,釋放包裹水,消除劣質(zhì)水泡,使粗大冰晶轉(zhuǎn)化為細小冰晶,優(yōu)化水泥水化環(huán)境,減輕脹凍壓力.

4、防凍組分:多為一些有降低冰點作用的無機鹽,作用可概括如下:以NANO2摻2℃為例,摻防凍組分的水溶液冰點約為－1.5℃,當溫度降低到－1.5時,空隙內(nèi)臨近受凍側(cè)的游離水開始結(jié)冰,剩余游離水濃度繼續(xù)增大,持續(xù)這一過程,之大亞硝酸鈉最低共熔點出現(xiàn),孔內(nèi)全部游離水結(jié)成冰.由此可見,防凍成分的作用是在連續(xù)降溫過程中保持商品混凝土內(nèi)始終有一定的液相水存在,使水泥水化能持續(xù)進行.

防凍劑的房東機理是綜合性的,是多種效果的綜合體現(xiàn).“防凍”只是最終的效果,它是通過早強,引氣,減水,防凍等因素共同作用而實現(xiàn).

二、防凍劑對新拌商品混凝土性能的影響

1、新拌商品混凝土和易性:防凍劑在商品混凝土中的大量摻用并不能提高商品混凝土的流動性和防止固體顆粒的體積,原因在于:防凍劑中的各組分都能起到加速水泥凝固作用,而且大量摻加防凍劑會在增大商品混凝土液相的黏度的同時也降低了商品混凝土也想的溫度.

當防凍劑與強阻凝劑,塑化劑復配或者亞硝酸鈉,氨水,胺與其他弱速凝劑或阻凝劑復配時,商品混凝土的流動性提高.

防凍劑尤其是鈣鹽防凍劑具有弱的減水效果,與標準商品混凝土相比w／c降低3％～5％而不影響商品混凝土的工作性；氯化鈣,亞硝酸鈣和氯化鈉復配作為防凍組分的防凍劑同樣具有弱的減水作用.

綜上所述,無機鹽類防凍劑的減水和塑化作用一般較弱,當需要增加商品混凝土流動性時應復配減水劑或高效減水劑.

2、商品混凝土的凝固:以氯化鈣,碳酸鉀和其他為防凍組分的防凍劑會減少商品混凝土的凝結(jié)時間.因此,當商品混凝土需要長距離運輸時,即使在低溫情況下,防凍劑必須與有機或無機阻凝劑復配使用.

3、水泥的水化熱:摻防凍劑的商品混凝土,不論在任何溫度下,水泥水化過程中均產(chǎn)生大量的水化熱；這是由于防凍劑縮短水泥水化誘導期,從而促進水泥早期水化和早期水化放熱.水泥水化放熱導致更多的冰融化形成水,這將有利于水泥的水化.此外,為了滿足冬期商品混凝土熱能需要,必須掌握摻防凍劑商品混凝土的水化熱數(shù)據(jù).水泥水化放熱量的大小取決于商品混凝土的礦物組成和水泥的表面積.

4、抗凍劑對硬化商品混凝土性的影響

(1)商品混凝土強度:大多數(shù)防凍劑對水泥膠體微結(jié)構(gòu),孔結(jié)構(gòu),水泥膠體和骨科的黏結(jié)區(qū)有影響,防凍劑對水泥膠體物理機械性能的影響最明顯.商品混凝土拌合以后,低溫下水泥的水化過程需要一個很長的時間,因此商品混凝土的硬化較慢.

(2)商品混凝土的彈性:彈性是商品泵送機械性能的一個重要方面.彈性模量則是表征商品混凝土結(jié)構(gòu)敏捷感程度的一個參考.摻防凍劑商品混凝土的彈性提高,而摻碳酸鉀防凍劑的商品混凝土具有較低的彈性模量.

(3)鋼筋商品混凝土的黏結(jié)強度:防凍劑對鋼筋與商品混凝土的結(jié)合沒有影響或提高其結(jié)合強度0％－20％.

(4)商品混凝土碳化:防凍劑同塑化劑復配可以使商品混凝土致密化因此降低了碳化速度.例如,使用碳化鉀作防凍劑時,溶液中生成的碳化鈣和水臺碳酸鋁可以堵塞孔洞.

(5)堿－骨料反應:含可水解鈉鹽或碳酸鉀的防凍劑禁止用于可能發(fā)生堿骨料反應的商品混凝土工程.防凍劑復合減水劑和引氣劑的使用,可以降低商品混凝土液相的堿性.鈣鹽防凍劑不會導致堿－骨料膨脹,因為鈣鹽防凍劑與無定形硅形成微溶于水的硅酸鈣覆蓋在骨科表面形成一層保護膜,防止了反映的進一步發(fā)生.

(6)加重鋼筋銹蝕,防凍劑可以分成三類:第一類防凍劑也是防銹劑,不會導致鋼筋銹蝕.這一類防凍劑包括亞硝酸鈉,亞硝酸鈣和硝酸鈣的復配物,當鋼筋有足夠厚度的商品混凝土保護時,阻銹功能最佳；第二類防凍劑包括碳酸鉀,硝酸鈣,尿素等；第三類防凍劑包括氧化鈣和氯化鈉.

實驗已證實,當亞硝酸鈣與氯化鈣的質(zhì)量比大于0.5的溶液對鋼筋可以起到阻銹作用.

(7)商品混凝土的抗凍性:鈣鹽和有機胺防凍劑均可以提高商品混凝土的抗凍害能力,這些防凍劑均能改善了商品混凝土的孔結(jié)構(gòu),增加水泥膠體與骨科的作用范圍并阻止商品混凝土中液體的結(jié)冰.