新型超低掺量防冻剂混凝土工程应用.pdf

时宝辉 等： 新型超低掺量 防冻剂混凝 土工程 应用 3 9 新型 超低掺量 防冻剂混凝土 工程应用 时宝辉 ， 张嘉新。 ， 朱广祥 ( 1 ．哈尔滨长城建筑集团股份有 限公司 。 哈尔滨1 5 0 0 8 6； 2 ．黑龙江省 寒地建筑科学研 究院。 哈尔滨1 5 0 0 8 0) 【 摘要】 通过研究不同气候条件下某新型超低掺量防冻剂混凝土的强度发展规律 ， 并结合工程实例防冻 剂混凝土的应用效果， 从理论与实践两个角度阐明该新型防冻剂在低温与负温环境下具有 良好 的早强与防冻 效应 。 【 关键词】 超低掺量； 防冻剂； 混凝土； 工程应用 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 0 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 6 — 0 0 3 9 — 0 3 某新型超低掺量混凝土防冻剂 由黑龙江省寒地 建筑科学研究院与宜兴市 ( 江苏) 燎原化工有限公司 联合研究的成果， 其具有掺量极低( 仅为传统防冻剂 掺量的 1 ／ 8—1 ／ 1 0 ) 、 微碱含量、 无氯、 早强、 增强等特 性 ， 可 提高混凝 土结 构 的耐久 性 ， 环保 、 无 污染。研究 表明， 其在低温、 低负温条件下早强特性较为显著， 可 提高混凝土3 d 、 7 d 早期强度 1 0 ％ 一 3 0 ％， 而掺量仅 占 胶凝材料质量的0 ． 0 5 ％ 一 0 ． 2 ％， 与普通早强剂相 比， 掺量大为降低( 仅为传统早强剂掺量 1 ／ 1 0—1 ／ 2 0 ) ， 对 混凝 土后期强度不会 产生 不 良影 响 ， 混凝 土 的力 学性 能也得到提高。当其在 0一一l O c C 条件下作为防冻剂 使用时， 其掺量仅为胶凝材料质量 的0 ． 2 ％ ～1 ． 0 ％， 其防冻性能达到J C 4 7 5— 2 0 0 4 ( 混凝土防冻剂》 标准规 定要求 。 该新 型超低掺 量 混 凝 土防冻 剂 在通 过科 学 技术 鉴定后 ， 已在国内外几十项工程 中进行了应用， 其防 冻技术效果均满足相应施工技术要求与标准、 规范的 规定。以下结合哈尔滨某工程实例总结新型防冻剂 的应用技术效果 。 1 掺 新型 防冻剂 混凝土在 自然气候环 境下 的强度发 展 规律 为考查新型超低掺量混凝土防冻剂在 自然气候 环境下对混凝土强度的影响规律， 2 0 0 6年 5月 一2 0 0 7 年 1 月 ， 分别在 5月、 8月、 9月、 1 O月、 1 1月、 l 2月、 1 月份采用室外 自然养护的方法养护 F H混凝土， 哈尔 滨室外的自然气温最高时达 3 4 ℃， 最低时达 一3 6 ~ C， 其中 l 0月份至次年的 1月份作为重点来考察防冻剂 在实际气候环境 中的实体强度发展规律。同时， 在 9 月、 1 O月和 1 1月、 1 2月， 分别采用传统早强剂、 防冻剂 进行平行试验研究， 作为对比件。 新型防冻剂 ( F H ) 的试验掺 量为 0 ． 5 ％ ～1 ． 5 ％ ， 混 凝土配合 比与原材料按 G B 8 0 7 6 《 混凝土外加剂》 与 j c 4 7 5 ( 混凝土防冻剂》 规定进行 ， 其中水泥分别采用了 天鹅牌 P O4 2 ． 5 水泥、 海螺牌 P O4 2 ． 5 水泥、 盘固牌 P O 3 2 ． 5 水泥 、 天 山牌 P C 3 2 ． 5 水 泥、 国家外 加剂检 测用基准水泥 、 美 国 V E R S I D E A S T M P I I — V水泥。 试验测试了混凝土的早期、 中期、 后期、 长期抗压 强 度 ， 由于时 间受 限 的关 系 ， 最 长 龄期 为 1 8 0 d 。 以下 是不同气候条件下试验结果。 由图 1 ～图7各个月份的 F H混凝土强度发展规 律可 以看 出 ： ( 1 ) 在 5月、 8月 自然环境正温条件下 ， 掺 F H 混凝土强度持续增长 ， 早期强度发展速率较快， 2 8 d后 强度仍然增长 ， 其中8月份由于环境气温的提高， 混凝 土的 1 d 、 3 d 、 7 d早期强度 明显 高于 5月份 混凝 土 同龄 期 强度 ； 随着 F H掺量 由0 ． 5 ％提高 至 1 ． 0 ％ ， 混凝 土的 各 龄期 强度也有所增长 ， 平 均约提 高 5 ％ ～1 0 ％ ， 说 明 掺 F H混凝土在正常条件下有早强与增强的性能。 ( 2 ) 进入 9 、 1 0月份， 随着哈尔滨市外界环境气 温的逐渐降低 ， 混凝土的各龄期强度相对于 5月、 8月 F H混凝土同龄期强度也有所降低， 但混凝 土的强度 仍持续增长 ， 从 F H与 H型早强剂混凝土各龄期强度 进行对比的结果来看 ， 其早强性能优 良， 0 ． 5 ％ 的 F H 掺量与普通早强剂 2 ． O ％掺量的早强效果相近， 并且 中长期强度发展速率好于 H型早强 剂。 ( 3 ) 进人 1 1 月份， 哈尔滨的 日最高与最低气温 o● 00 ●o0 ● 0o● oo ● OO● oO ●o O● oO● o O． 00 ●o O● oo ● OO◆ OO ●O o● OO● oo ● O0● 00 ● Oo● O0 ●O O● O0 ● oo● 00◆ o 0● oo● OO ◆ o0● o 0● O0● OO ● 0O● OO ●O O● OO● oo ● 0O● OO ◆ 0o ●oo ● OO ●o o● OO ●OO ● 0 [ 3 ] 钱觉时， 宋开伟 ， 杨再富， 唐祖全． 粗集料强度对混凝土抗折强 度的影响[ J ] ． 建筑材料学报， 2 0 0 6 ， ( 4 ) ： 9 2 — 9 6 ． [ 4 ] 葛勇 ．土木工程 材料学 [ M] ． 北 京： 中国建材工业 出版 社 ， 2 0 0 7 ． [ 收稿 日期] 2 0 1 2— 0 4— 0 9 [ 作者简介 ] 沈嫣秋( 1 9 7 9一) ， 女 ， 黑龙 江讷河 人 ， 工程师 ， 从 事工程造价 与工程技术研究 工作 。 低温建筑技术 2 0 1 2年第 6期 ( 总第 1 6 8期 ) 照 要 嘿 岂 赠 龄期／ d 图1 5 月份F H 混凝土强度发展规律 龄期 d 图2 8 月份F H混凝土强度发展规律 龄期， d 图3 9 月份F H 混凝土强度发展规律 龄期／ d 图4 1 0 月份F H混凝土强度发展规律 均在 O ℃以下， 进入全负温天气， 自然养护 F H混凝土 也转为负温混凝土。从强度发展规律来看 ， 在低负温 下条件 ， F H负温混凝 土 早期 强度发展 迅速 ， 后期 随着 气 温 的逐 渐 降低 ， 强度 发展 速率 有所 减缓 ， 但仍 持续增长。与4 ． 0 ％掺量 w型传统防冻剂负温强度发 展相 比 ， 两者 在各 龄期 强度 相 近 ， 说 明掺 1 ． 0 ％ F H 防 冻剂与 掺 4 ． 0 ％ W 型 防 冻剂 在最 低 温度 为 一1 0～ 一 1 2 ~ C 条件下的防冻效果相近 。 罨 { 毯 瞪 亳 嚼 龄期， d 图5 1 1 月份F H混凝士强度发展规律 龄期， d 图6 1 2 月份F H 混凝土强度发展规律 ( 4 ) 1 2月份， 随着养护环境气温的进一步降低 ， 混凝土的强度发展速度也进一步放缓， 各龄期的强度 降低 幅度较 大 ， F H防冻剂 1 ． 0 ％掺量 时混凝 土已不 足 以抵抗最低气温为 一1 6 ℃ ～一 2 0 ~ C的负温冻结 ， 因此 后期强度也发展 较慢 ， 并会有一定程度的强 度损失 。 ( 5 ) 从 中国外 加 剂 检 测用 基 准硅 酸 盐 水 泥 与 A S T M PⅡ 一 V硅 酸 盐 水 泥 的 负温 试 验 结 果 来 看 ， A S T M PⅡ一V硅 酸盐 水泥 的强度 明显高 于 中国硅 酸 盐水泥的强度 ， 说明 A S T M PⅡ一V硅 酸盐水 泥的早 期 活性较高 ， 但两种水泥配制 的 F H负温混凝 土 ， 其强 度 发展速率均接近 。 ( 6 ) 从 以上的 7个月份的 F H混凝土 自然养护 强 度发展规律来看 ， F H防冻剂与各类水泥 的适应性 良好 ， 在正温与负温下强度能够持续增 长 ， 没有受气候条件变 化的影响而产生强度发展异常现象； 在与传统早强剂和 防冻剂的对 比试验 中， F H新 型 防冻剂 采用 1 ／ 4的传统 防冻剂和早强剂掺量时 ， 均取得与高掺量 防冻剂或早强 剂相当的技术效果 ， 具有很好的应用前景。 2 掺 F H防冻剂 混凝土工程应用 2 0 0 6年 1 1 月份 ～2 0 0 6年 l 2月份 ， 掺 F H防冻 剂 混凝土在哈尔滨医大某工程中进行应用 ， 下面就 F H 新型防冻剂在工程实践 中的应用效果进行分析 。 哈尔滨 医大某工 程地下 3层 ， 地上 4 2层 ， 基 础底 板尺寸为 7 8 m X 5 3 m， 厚 度分别为 2 ． 6 、 2 ． 0 、 1 ． 5 m， 属 大 B d W／ 嚼 顾巧泼等 ： 大连小城镇低碳发展的空问性路径研究 4 1 体积混凝土， 混凝土等级为 c 3 0 P 8 ， 混凝土施工 日期为 2 0 0 6年 l 1月 2 0日 一 2 0 0 6年 l 2月 1 0 日， 属于 负温混 凝土冬期施工。考虑到大体积混凝 土温控与防裂的 要求 ， 混凝土配合 比采用了降低水泥用量、 增加粉煤 灰掺合料的使用量、 掺用超缓凝剂等相关措施来降低 混凝土内部水化热， 混凝土的验收龄期 为 5 6 d 。其中 Ⅱ区2 m厚底板部位的混凝土掺加剂 F H新型混凝土 防冻 剂与 缓凝 泵送 剂 施 工 期 间环 境气 温 一5一 一 1 8c I =。 施工期间， 采用人模前的混凝 土直接成型， 进行 标准养护与自然环境气候下同条件养护， 试件的强度 发 展规律 如图 8～ 图 l 0 。 由图 8一图 1 0负温混凝土试件的强度数据可以 看出， F H防冻剂混凝土在负温下强度能够持续增长 ， 一 1 0 d与 一 2 8 d转正温养护后， 强度与标养 2 8 d强度相 比 ， 均没有损失 ， 说 明 F H防冻剂在混凝 土 中起 到 了抗 冻效果 。 由于小试件与大体积混凝土结构实体表面系数 相差较大 ， 小试件的强度发展速率较结构实体相关较 大 ， 一 9 0 d时只达到设计强度的5 5 ％， 但从图9中可以 看出， 虽然当时环境养护最低气温达到近 一 2 0 ℃， 但混 凝土的强度仍然持续增长。 上述工程实例表明， 掺 F H新型超低掺量混凝土 防冻剂混凝土， 其在负温环境下， 强度持续增长， 转正 温环境后 ， 强度仍持续增长， 一 7+ 2 8 d～一 7+ 5 6 d期 间， 均可以达到设计强度。通过后期对混凝土结构实 体的检测与监测 ， 混凝土强度满足设计要求。 —7 — 2 8 — 7 + 7 — 7 + 2 8 — 7 + 5 6 龄期， d 图7 1 月份F H混凝土强度发展规律 3结 语 ( 1 ) F H新型超 低掺量混凝 土防冻剂在低温 与常 温条件下， 对混凝土起到早强的作用 ， 可在春秋时节低 温环境下作为早强剂使用， 其掺量为0 ． 0 5 ％ ～ 0 ． 5 ％。 ( 2 ) F H新 型超低 掺量混凝土防冻剂可在 0～一 1 5 ℃气温下使用 ， 可提高混凝土的防冻性能， 其掺量小 于 1 ． 5 ％； 与传统防冻剂相比， 掺量降低幅度较大 ， 无 氯 、 微碱 。 ( 3 ) 工程实践表明， 掺 F H防冻剂混凝土在负温 龄期， d 图8 医大某工程F H 混凝土标准养护强度 龄期， d 图9 医大某工程HI i 扫 凝 土自 然负温养护强度 4 0 3 0 螽 z 0 爱1 0 0 —1 0 + 3 —1 0 + 2 8 —1 0 + 9 0 — 2 8 + 5 6 — 1 0 + 7 —1 0 + 5 6 —2 8 + 2 8 — 2 8 +9 O 龄期， d 图1 O 医大某工程nI } 昆 凝土自然负温转标养强度 环境 下强 度 持续增 长 ， 满足 连续 施工 的要 求 ； 一旦 环 境气温转为正温后 ， 其强度仍持续增长， 最终达 到设 计要求。 参考文献 [ 1 ] 朱广祥 ， 等 ．新型超低掺量混凝 土防冻剂 的研究 与开发 [ z ] 鉴定 资料 ， 2 0 0 7 ． [ 2 ] 朱广祥， 等 ． 新型超低掺量混凝土防冻剂[ J ] ． 低温建筑技术 2 o o 8 ， ( 1 ) ． [ 3 ] 储正相， 等 ． 新型超低掺量混凝土防冻剂水化机理分析[ j ] 低温建筑技术 ， 2 0 1 0， ( 8 ) ． [ 4] J c 4 7 5— 2 O o 4 ， 混凝土防冻剂[ s ] ． [ 5 ] J G J l ~ - 9 7， 建筑工程冬期施 工规程 [ S ] ． [ 6 ] G B 8 0 7 6— 2 o o 8 ， 混凝土外加剂[ s ] ． [ 收稿 日期 ] 2 0 1 2一o 4— 2 4 [ 作者简介】 时宝辉( 1 9 7 l 一) ， 男， 哈尔滨人， 高级工程师， 从 事建筑工程施工 与管理 工作 。 毒 嘿 日 d W／ 瞩 ∞ ∞ ∞ 加 m 0 B d 善 髓蕊