混凝土泵送防凍劑標準,其組分詳解

什麽是泵送防凍劑?

能使混凝土在負溫下硬化,並在規定時間內達到足夠防凍強度的外加劑,稱為防凍劑。泵送防凍劑則是由高效減水組分、保塑組分、防凍組分、引氣組分,有時還摻有早強組分、阻鏽組分等,滿足泵送劑和防凍劑指標的外加劑。混凝土中加入泵送防凍劑後,使混凝土在負溫下具有可泵性,並避免凍害。因此,泵送防凍劑的配製難度要比防凍劑大得多。

混凝土泵送防凍劑標準是怎樣的?

目前,我國國標中暫無泵送防凍劑標準。北京市地方標準DBJ01-61-2002《混凝土外加劑應用技術規程》規定泵送防凍劑受檢混凝土初始坍落度為(210±10)mm,坍落度保留值30min不小於120mm;60min不小於100mm,其餘指標同JC475。

泵送防凍劑的各組分。

1.減水組分

水是混凝土凍害的根源,因此冬期施工,減水組分的減水率要盡可能高,以減少混凝土中遊離水。減水越多,混凝土早期強度也越高,這就大大縮短了混凝土達到允許受凍臨界強度的時間,提高了混凝土膠孔比、密實性、抗滲性、耐久性和對鋼筋的握裹力。因此,配製泵送防凍劑時減水率必須比常溫下要高。

2.防凍組分

(1)防凍劑的分類

1)與水有很低的共熔溫度,具有能降低水的冰點而使混凝土在負溫下仍能進行水化的作用,如亞硝酸鈉、氯化鈉等。這種防凍劑一旦用量不足或環境溫度過低,會造成混凝土凍害,降低其最終強度。

2)既能降低水的冰點又能使含該物質的冰晶格構造嚴重變形,因而無法形成凍脹應力而破壞水化產物結構,使混凝土強度不受損,這一類屬冰晶幹擾型,如尿素、甲醇、乙二醇、乙醇胺等。

3)其水溶液具有很低的共熔溫度,但卻不能明顯降低混凝土中水的冰點,它的作用在於能使混凝土加速凝結硬化,盡早達到臨界強度。如氧化鈣、碳酸鉀等,因其摻入混凝土中會造成坍落度經時損失增大,故不能用在預拌混凝土中。

(2)預拌混凝土選用防凍組分的幾點要求

1)降低冰點效果好。

2)與泵送劑複合後,不會造成混凝土較大的經時損失。

3)混凝土在負溫下盡可能強度增大快一點,滿足施工進度的要求。

4)對混凝土長期性能、耐久性無負麵影響。

5)對人體及環境無害。

6)價格合理、使用方便。

(3)常用的防凍組分 常用防凍組分主要特點見表2-21.常用防凍組分混凝土強度見表2-22。

常用防凍組分

下麵分述各類常用防凍組分的性能特點。

1)硝酸鈣。硝酸鈣無色透明、無毒、在水中速溶,極易吸濕潮解,防凍效果好,可提高混凝土孔結構的密實性。但其在負溫下強度增長極慢,有效降低凍點時摻量較大。當其與尿素摩爾比達4:1時,低溫硬化增強效果有所改善。摻硝酸鈣的混凝土和易性較亞硝酸鈣好,低溫下坍落度損失較亞硝酸鈣小。在泵送混凝土中可在入泵前摻入膠結料質量的0.5%~1%,運輸車快轉3min,即可溶解泵送。在泵送防凍劑中,摻量不宜大於膠結料質量的1.0%。據一些資料介紹,在泵送防凍劑中摻入適量焦磷酸鈉,可解決硝酸鈣的經時損失問題。

2)硫代硫酸鈉。硫代硫酸鈉又稱海波、大蘇打,為無色透明略帶黃色晶體,溶於水,對水泥有塑化作用,不腐蝕鋼筋,且能使混凝土早強。一般摻量為水泥質量的0.5%~1.5%,摻量過大時,混凝土後期強度降低。硫代硫酸鈉0℃砂漿強度增長率見表2-23。

硫代硫酸鈉0°C砂漿強度增長率

硫代硫酸鈉在大連地區較多使用。

3)尿素。易溶於水、易吸濕、無色晶體,對混凝土有塑化和緩凝作用。單摻尿素的混凝土在正溫條件下,強度增長稍高於基準混凝土5%,在負溫下可高達4~6倍。摻尿素的混凝土在自然幹燥過程中表麵會析鹽(表麵有白色粉狀物)影響建築物美觀,且摻量不能超過水泥質量的4%。其在封閉環境下會散發出刺鼻臭味,影響人體健康,因此,近年來已不被采用。

4)甲醇。甲醇又稱木精,是一種易燃、易揮發、無色刺激性液體。在水中溶解度很高,摻入混凝土中不緩凝,在負溫下強度增長很慢,轉入正溫後強度增長較快。摻甲醇混凝土強度增長程度見表2-24。

摻甲醇混凝土強度增長表

由於其易燃、易揮發,摻入後混凝土坍落度經時損失大,故很少應用。

5)氯化鈉。氯化鈉早強防凍效果較好,價格低廉,但因會引起鋼筋鏽蝕,且氯鹽在混凝土中反複潮解和結晶,產生體積膨脹,降低混凝土耐久性,因此極少采用。

6)亞硝酸鈉。亞硝酸鈉是較為廣泛采用的一種防凍組分,可在混凝土硬化溫度不低於-16℃時使用。易溶於水,在空氣中潮解,與有機物接觸易燃易爆,有毒(人致死量為2kg),有阻鏽作用,可在氯鹽阻鏽型複合防凍組分中應用,當氯鹽摻量為水泥質量的0.5%-1.5%時,NaNO2:NaCI>1:1(質量比,後同);氯鹽摻量達1.5%~3%時,NaNO2:NaCI>1.3:1.亞硝酸鈉對混凝土有塑化作用,有時可能會增大混凝土泌水性。摻量大於4%時,混凝土後期強度會下降。

根據國內資料介紹,摻NaNO2的負溫硬化混凝土,抗滲性有所降低。因此有抗滲要求的混凝土,早期受凍時混凝土的臨界強度應達到設計強度的30%以上。

NaNO2每kg含堿0.449kg,NaCl:NaNO2=1:1時,每kg含堿0.486kg。使用者可據此計算外加劑中的堿含量。

7)亞硝酸鈣。亞硝酸鈣是無色、透明或略帶黃色的人工礦物,常溫下易吸濕潮解。防凍增強效果在摻量4%(質量分數)以下時較亞硝酸鈉好,但摻入混凝土中和易性差。對鋼筋有阻鏽作用。在負溫下強度增長極慢,混凝土幾乎處於休眠狀態。因此,目前在嚴寒的黑龍江省極少采用,處寒冷地區白天仍有正溫的地區可采用。其作防凍劑摻量不宜大於2%(質量分數),而且應選擇與其相容性好的調凝劑,否則混凝土經時損失很大。

8)乙二醇。乙二醇是一種無色液體,一般含固量為35%(質量分數),其不僅可降低水的冰點,而且可幹擾混凝土中冰晶格構造,使混凝土強度不受損。摻入泵送防凍劑中,可在環境溫度-10℃以內防止混凝土受凍害。一般摻量為膠結料質量的0.08%~0.1%,其負溫下強度較低,這是醇類防凍劑的一個共同缺點,目前多與亞硝酸鈉複合使用,以提高早期強度。9)乙醇胺。乙醇胺是無色液體,其不僅可降低水的冰點,而且可幹擾混凝土中冰晶格構造,一般摻量為膠結料質量的0.08%時,防凍效果較好。使用時要注意不能和硝酸鈣複合,否則二者化學反應會放出氣體,降低混凝土強度。

10)氨水。氨水是氫氧化銨和氨的混合液,有刺鼻臭味。氨水有較強緩凝性,但能提高混凝土抗凍性和抗滲性,對鋼筋有阻鏽作用。由於它對皮膚有刺激性,故僅可用於人們不居住環境中的混凝土作防凍劑。

以上各種防凍組分如通過試驗同時摻加,當它們之間無化學反應時,則冰點下降量是這些化合物各自降低的疊加。

3.引氣組分

引氣組分對混凝土冬期施工具有不可忽視的作用。

1)封閉混凝土中微孔,隔斷毛細孔,降低混凝土中溶液的冰點。微孔越細,氣泡間距越小,溶液冰點越低。混凝土水泥漿中遊離水冰點為-1~-1.5℃;孔徑為5μm的微孔中遊離水,冰點為-5℃;孔徑為5nm的微孔中遊離水,冰點為-60℃;孔徑為1.5nm的微孔中遊離水,冰點可降至-70℃。因此冬期施工用泵送防凍劑應采用優質引氣劑。

2)空氣引入混凝土中,可降低混凝土導熱係數,減少混凝土熱量損失。

3)由於混凝土中微孔的存在,可使毛細孔中水凍脹時水分向氣泡中轉移,緩衝水在變相中伴生的體積膨脹力。

4.早強組分

早強組分的摻人,可使混凝土盡快達到抗凍臨界強度,防止凍害,也有利於施工單位加快施工速度。但是,相應會帶來混凝土坍落度較大的經時損失。因此,必須通過試驗來確定采用何種早強劑及其摻量。

5.其他組分

如混凝土泵送劑各組分中有對鋼筋鏽蝕的組分,則應增加阻鏽組分。

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