《關于防凍混凝土與抗凍混凝土的討論》刊于《商品混凝土》,作者:楊紹林。在建筑行業中,有些施工人員往往把冬期施工的混凝土與結構設計有抗凍等級要求的混凝土都稱為“抗凍混凝土”。筆者認為,冬期施工的混凝土,主要是采取技術措施預防混凝土澆筑后,在未達到受凍臨界強度以前不發生凍脹破壞就達到了技術要求,應稱為“防凍混凝土”。而結構設計有抗凍等級要求,混凝土自身應具有長期抵抗凍融循環能力的,才應稱為“抗凍混凝土”。
在相關標(biao)準規(gui)范(fan)(fan)(fan)中(zhong),查(cha)不到(dao)“防凍(dong)(dong)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)”的(de)術(shu)語(yu),僅能查(cha)到(dao)“摻(chan)防凍(dong)(dong)劑的(de)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)”或“冬期施工的(de)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)”等(deng)詞語(yu);抗(kang)(kang)(kang)凍(dong)(dong)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)在規(gui)范(fan)(fan)(fan)中(zhong)的(de)術(shu)語(yu)是:抗(kang)(kang)(kang)凍(dong)(dong)等(deng)級(ji)等(deng)于或大于F50級(ji)的(de)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)。實際上這(zhe)兩(liang)(liang)種混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)技術(shu)要求(qiu)完全(quan)不同,但標(biao)準規(gui)范(fan)(fan)(fan)沒有給出“防凍(dong)(dong)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)”的(de)定(ding)義(yi),或有些施工人(ren)(ren)員對(dui)標(biao)準規(gui)范(fan)(fan)(fan)學習不夠,因此(ci)容(rong)易引起一些施工人(ren)(ren)員對(dui)這(zhe)兩(liang)(liang)種混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)產生誤解(jie)(jie)或混(hun)(hun)淆。譬如:誤認(ren)為“抗(kang)(kang)(kang)凍(dong)(dong)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)就是摻(chan)防凍(dong)(dong)劑的(de)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)”、或“大熱(re)天為什么要澆(jiao)筑抗(kang)(kang)(kang)凍(dong)(dong)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)?”等(deng)。這(zhe)些誤解(jie)(jie)可能造成(cheng)對(dui)抗(kang)(kang)(kang)凍(dong)(dong)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)的(de)生產、澆(jiao)筑和養護等(deng)環節的(de)重視不夠而影響(xiang)到(dao)工程質量。
防凍混凝土的技術(shu)要求是:在(zai)冬期施(shi)工過程中,采取可靠的技術(shu)措施(shi),使混(hun)凝土澆筑后(hou)盡早凝結硬化,并在(zai)未達到受凍臨界強度以前(qian)不得發(fa)生凍脹破(po)壞。
當氣溫在0~4℃時(shi),水(shui)的(de)(de)(de)活性較低,水(shui)泥的(de)(de)(de)水(shui)化反(fan)應極(ji)其緩慢(man),混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)強(qiang)度發展不能達到(dao)要(yao)求。當溫度低于(yu)0℃時(shi),混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)內部(bu)水(shui)分大部(bu)分凍(dong)(dong)(dong)結(jie)(jie)。水(shui)結(jie)(jie)成冰后(hou)(hou)產生9%的(de)(de)(de)體積膨脹,混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)結(jie)(jie)構將遭致永久性破壞;另(ling)外,水(shui)結(jie)(jie)成冰后(hou)(hou),混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)中沒有足夠的(de)(de)(de)液態水(shui)參與水(shui)泥的(de)(de)(de)水(shui)化反(fan)應,混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)強(qiang)度增(zeng)長(chang)極(ji)慢(man)甚(shen)至停止(zhi)。因此,冬期施工澆(jiao)筑的(de)(de)(de)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)宜(yi)摻(chan)入早強(qiang)劑或(huo)防凍(dong)(dong)(dong)劑,并應在混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)凝(ning)(ning)結(jie)(jie)硬(ying)化初期,采取適當的(de)(de)(de)保溫或(huo)增(zeng)溫措(cuo)施,充(chong)分利用混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)自身熱(re)量或(huo)外部(bu)熱(re)量(如電熱(re)法、暖棚法等),確保混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)澆(jiao)筑后(hou)(hou)的(de)(de)(de)起始養(yang)護溫度:嚴寒地區不低于(yu)10℃;寒冷地區不低于(yu)5℃,使混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)強(qiang)度具備正常增(zeng)長(chang)的(de)(de)(de)條件,盡(jin)快的(de)(de)(de)獲(huo)得受凍(dong)(dong)(dong)臨(lin)界強(qiang)度。
冬期(qi)施(shi)(shi)工(gong)是(shi)混凝土工(gong)程質量(liang)事故的(de)多發季節,這是(shi)由于(yu)準(zhun)(zhun)備工(gong)作時間短,技術要求復雜,某一環節跟不上(shang)或倉促施(shi)(shi)工(gong)造(zao)成的(de)。因此,應根據(ju)當地多年氣(qi)象資料(liao)統計(ji)(ji),提前做好周(zhou)密計(ji)(ji)劃(hua)和冬施(shi)(shi)準(zhun)(zhun)備工(gong)作,避(bi)免發生工(gong)程質量(liang)事故。冬期(qi)施(shi)(shi)工(gong)采(cai)取的(de)技術措施(shi)(shi)主要有:
①材料預熱法:即先將水及砂、石預先加熱,再(zai)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(hun)凝土,使混(hun)凝土澆筑后在(zai)一定時(shi)間(jian)內保持不降溫或(huo)緩(huan)慢降溫;
③暖棚法:即在施(shi)工(gong)現(xian)場搭建保溫(wen)加熱(re)暖棚,使混凝土澆筑后(hou)在暖棚內(nei)正溫(wen)環境(jing)條件下養護,有條件時最好(hao)攪拌、澆筑也在暖棚內(nei)進行(xing);
④摻入早強劑或防凍劑。
此(ci)外,冬期施工(gong)的(de)混凝土宜適(shi)當提(ti)高水(shui)泥(ni)用(yong)量(liang),或采用(yong)早強水(shui)泥(ni),以(yi)及采用(yong)高性能減(jian)水(shui)劑或高效(xiao)減(jian)水(shui)劑,盡量(liang)減(jian)少用(yong)水(shui)量(liang)等技術措(cuo)施。
采(cai)取以(yi)上技術措施(shi)的(de)目(mu)的(de),是(shi)為(wei)了控制和提高混凝土(tu)的(de)出機溫度(du)(du)和入模后溫度(du)(du),確保混凝土(tu)澆筑后強度(du)(du)具備(bei)正常增長(chang)的(de)條件,在未達到受凍臨界強度(du)(du)以(yi)前(qian)不(bu)發(fa)生凍害。
當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、侵蝕環境的物理化學作用。因此,摻用早強劑或防凍劑的混凝土應注意要限制氯鹽含量,氯鹽是誘發鋼筋銹蝕的一個很重要因素,預應力混凝土和鋼筋混凝土應嚴(yan)格按(an)有關標(biao)準規范(fan)規定(ding)控制混凝土中的最大氯離子含量,避免發生工(gong)(gong)程質量事故(gu),造成巨(ju)大浪費(fei),國內外許多工(gong)(gong)程已(yi)為此付出了慘(can)重代價。
①混凝土早強劑與組分
能(neng)加(jia)(jia)速混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)早(zao)(zao)期(qi)(qi)強度(du)發展的外加(jia)(jia)劑(ji)稱為早(zao)(zao)強劑(ji)。在實際使用中,大多為復配早(zao)(zao)強劑(ji),無機(ji)鹽(yan)(yan)(yan)類對混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)后期(qi)(qi)強度(du)不利;氯鹽(yan)(yan)(yan)早(zao)(zao)強劑(ji)會引(yin)起(qi)鋼(gang)筋銹蝕;硫(liu)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)早(zao)(zao)強劑(ji)可能(neng)產生(sheng)體積膨脹,使混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)耐久(jiu)性降低(di);鈉(na)鹽(yan)(yan)(yan)早(zao)(zao)強劑(ji)將增加(jia)(jia)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)中堿含量(liang),與活(huo)性二(er)氧化硅(gui)骨料(liao)產生(sheng)堿—骨料(liao)反(fan)應。早(zao)(zao)強劑(ji)過(guo)量(liang)加(jia)(jia)入(ru),雖然混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)早(zao)(zao)期(qi)(qi)效果好,但后期(qi)(qi)強度(du)損失(shi)大,鹽(yan)(yan)(yan)析加(jia)(jia)劇影響(xiang)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)飾面;增加(jia)(jia)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)導電性能(neng)及增大混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)收縮開裂(lie)的危險。混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)(tu)早(zao)(zao)強劑(ji)的主要組分有(you):氯化鈉(na)、氯化鈣(gai)(gai)、硫(liu)酸(suan)(suan)鈉(na)、硫(liu)酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)、硫(liu)酸(suan)(suan)鋁(lv)、重(zhong)鉻酸(suan)(suan)鉀、三(san)乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)胺(an)、三(san)異丙(bing)醇(chun)(chun)(chun)胺(an)、甲醇(chun)(chun)(chun)、乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)、甲酸(suan)(suan)鈣(gai)(gai)、草酸(suan)(suan)鋰、乙(yi)酸(suan)(suan)鈉(na)等。
②混凝土防凍劑與組分
能(neng)使混凝土(tu)在(zai)負溫(wen)下硬化,并在(zai)規定養護條件下達(da)到(dao)預期性(xing)能(neng)的(de)外加劑稱為(wei)防(fang)凍(dong)劑。防(fang)凍(dong)劑絕大多數是復合外加劑,應(ying)控制(zhi)早強(qiang)組(zu)分和(he)防(fang)凍(dong)組(zu)分無(wu)機鹽類(lei)的(de)摻入量(liang),否則使用(yong)不當會(hui)引起混凝土(tu)后期強(qiang)度倒(dao)縮(suo)、鋼筋銹(xiu)蝕及堿—骨料反應(ying)發生。
混凝土防(fang)凍劑(ji)的(de)主要組(zu)分(fen)有(you):防(fang)凍組(zu)分(fen)(如亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鈉(na)、氯(lv)化鈉(na)、甲(jia)醇、尿素、氯(lv)化鈣(gai)、碳酸(suan)(suan)鉀等(deng))、引氣組(zu)分(fen)(如松香(xiang)皂、松香(xiang)熱聚物、烷基(ji)(ji)磺(huang)酸(suan)(suan)鈉(na)等(deng))、早強組(zu)分(fen)(如硫酸(suan)(suan)鈉(na)、氯(lv)化鈣(gai)、硝(xiao)酸(suan)(suan)鈣(gai)、三(san)乙醇胺(an)等(deng))、減水組(zu)分(fen)(如萘(nai)系、三(san)聚氰胺(an)、氨基(ji)(ji)磺(huang)酸(suan)(suan)等(deng))。
我國現行標準《混凝土外加劑應用技術規范》(GB50119)第7.3.1條(tiao)規定:
①在日最低氣溫為0~-5℃,混凝土采用塑料薄膜和保溫材料覆蓋養護時,可采用早強劑或早強減水劑;
②在日最低氣溫為-5~-10℃、-10~-15℃、-15~-20℃,采用(yong)上款保溫措施(shi)時(shi),宜分別采用(yong)規定溫度(du)為-5℃、-10℃、-15℃的防凍劑。
臨界強度是冬期澆(jiao)筑的(de)混凝土在受凍以前必須達到的(de)最(zui)低強度。
我國行業標準《建(jian)筑工程冬(dong)(dong)期(qi)施工規(gui)程》JGJ104規(gui)定:根(gen)據當地多年氣(qi)象資(zi)料統計,當室外日(ri)平均氣(qi)溫連續5d穩定低于(yu)5℃即進入冬(dong)(dong)期(qi)施工;當室外日(ri)平均氣(qi)溫連續5d高于(yu)5℃時解除冬(dong)(dong)期(qi)施工。該《規(gui)程》規(gui)定冬(dong)(dong)期(qi)澆筑的混凝土受(shou)凍臨(lin)界強度(du)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,應為設計的混凝土強度標準值的30%;采用礦渣硅酸鹽水泥配制時,應為設計的混凝土強度標準值的40%;但混凝土強度等級為C10及以下時不得小于5.0MPa。
②摻用防凍(dong)劑的混(hun)凝土,當(dang)室外(wai)最低(di)氣溫(wen)(wen)不(bu)低(di)于(yu)-15℃時(shi)不(bu)得小于(yu)4.0MPa;當(dang)室外(wai)最低(di)氣溫(wen)(wen)不(bu)低(di)于(yu)-30℃時(shi)不(bu)得小于(yu)5.0MPa。
混(hun)凝土中摻入(ru)合格的防凍(dong)劑(ji)(ji)后,能降(jiang)低(di)水的冰(bing)點,并(bing)改變了(le)冰(bing)晶結構(gou),使混(hun)凝土在負溫條件下不(bu)會(hui)發生凍(dong)脹破壞,且(qie)仍有足夠(gou)的液態水使水泥的水化作(zuo)用得(de)以繼續進行;轉入(ru)正溫后,混(hun)凝土強(qiang)度能進一(yi)步增長,達(da)到或超(chao)過(guo)設計強(qiang)度要(yao)求。因此,《規程》規定摻用防凍(dong)劑(ji)(ji)的混(hun)凝土受凍(dong)臨界強(qiang)度明顯(xian)比不(bu)摻的低(di)。
抗凍混凝土是指(zhi)結(jie)構設計(ji)要求混凝(ning)土具(ju)有長期抵抗凍(dong)融循環(huan)的耐(nai)久性能,即滿足結(jie)構設計(ji)規(gui)定的抗凍(dong)級別。
當抗(kang)凍(dong)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土在冬(dong)期(qi)環境下澆筑時,還必須采取(qu)冬(dong)期(qi)施(shi)工(gong)的(de)技(ji)術措(cuo)施(shi)。抗(kang)凍(dong)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土無(wu)論在什么季節施(shi)工(gong),都必須摻引氣劑來達到(dao)結構(gou)設計的(de)抗(kang)凍(dong)級別要求,提(ti)高(gao)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土含氣量(4%~6%)是提(ti)高(gao)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土抗(kang)凍(dong)性(xing)能最(zui)有效的(de)技(ji)術措(cuo)施(shi)。應(ying)用(yong)抗(kang)凍(dong)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土的(de)工(gong)程主要有:水工(gong)、港口、橋梁及公路等(deng)。
根據GB/T50082-2009標(biao)(biao)準(zhun),混(hun)凝土抗(kang)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)性能按試(shi)驗方法不(bu)同,分抗(kang)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)等級和(he)抗(kang)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)標(biao)(biao)號(hao)。抗(kang)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)等級用(yong)符(fu)號(hao)F表示,而抗(kang)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)標(biao)(biao)號(hao)是(shi)(shi)用(yong)符(fu)號(hao)D表示,兩(liang)種方法均采(cai)用(yong)齡期28d的(de)(de)試(shi)件在(zai)吸水(shui)飽和(he)后,檢測其(qi)承受反(fan)復(fu)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)融循環(huan)下(xia)的(de)(de)性能變化。抗(kang)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)等級是(shi)(shi)以(yi)(yi)試(shi)件相對動彈性模量下(xia)降(jiang)至不(bu)低于60%或者(zhe)質(zhi)量損失率不(bu)超過5%時的(de)(de)最大(da)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)融循環(huan)次數(shu)來確定;抗(kang)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)標(biao)(biao)號(hao)是(shi)(shi)以(yi)(yi)抗(kang)壓強度損失率不(bu)超過25%或者(zhe)質(zhi)量損失率不(bu)超過5%時的(de)(de)最大(da)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)融循環(huan)次數(shu)來確定。常(chang)用(yong)的(de)(de)混(hun)凝土抗(kang)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)等級有:F50、F100、F150、F200、F250、F300等,分別表示混(hun)凝土能夠(gou)承受反(fan)復(fu)凍(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)融循環(huan)次數(shu)為50、100、150、200、250和(he)300次。
影響混凝土抗凍性的主(zhu)要因素是平均氣泡間距、水膠(jiao)比(bi)、含氣量、骨料和膠(jiao)凝材(cai)料等。
①平均氣泡間距
平均氣泡間(jian)距是(shi)影響混凝(ning)(ning)土(tu)抗凍性最主要的因素,平均氣泡間(jian)距越(yue)大(da),則凍融過程中毛(mao)細(xi)孔中的靜(jing)水(shui)壓(ya)力和(he)滲(shen)透壓(ya)力越(yue)大(da),混凝(ning)(ning)土(tu)的抗凍性越(yue)低(di);一般平均氣泡間(jian)隔系數在500μm以下可獲(huo)得高(gao)抗凍混凝(ning)(ning)土(tu)。
②水膠比
水(shui)(shui)膠比(bi)越(yue)(yue)大,混(hun)(hun)(hun)凝土中可凍水(shui)(shui)的(de)含(han)量越(yue)(yue)多,混(hun)(hun)(hun)凝土的(de)結冰速度越(yue)(yue)快(kuai);氣(qi)泡結構(gou)越(yue)(yue)差,平均氣(qi)泡間距越(yue)(yue)大;混(hun)(hun)(hun)凝土強度越(yue)(yue)低,抵抗(kang)凍融(rong)的(de)能力越(yue)(yue)差。水(shui)(shui)膠比(bi)在0.45~0.85范圍內變化(hua)時(shi),不摻(chan)(chan)引氣(qi)劑的(de)混(hun)(hun)(hun)凝土抗(kang)凍性(xing)變化(hua)不大,只有(you)水(shui)(shui)膠比(bi)小(xiao)于(yu)0.45以后,抗(kang)凍性(xing)才隨水(shui)(shui)膠比(bi)的(de)降低而明(ming)顯提高(gao);水(shui)(shui)膠比(bi)小(xiao)于(yu)0.35的(de)混(hun)(hun)(hun)凝土,即(ji)使不摻(chan)(chan)引氣(qi)劑,也有(you)較高(gao)的(de)抗(kang)凍性(xing)。
③含氣量
在一(yi)定范圍(wei)(wei)內,含(han)氣(qi)量越多,混(hun)(hun)凝(ning)土的(de)抗凍性(xing)(xing)越好。但含(han)氣(qi)量超過一(yi)定范圍(wei)(wei)時(shi)(shi),混(hun)(hun)凝(ning)土的(de)抗凍性(xing)(xing)反而(er)降(jiang)(jiang)低(di),原因是含(han)氣(qi)量增加在降(jiang)(jiang)低(di)平均氣(qi)泡間(jian)距的(de)同時(shi)(shi),降(jiang)(jiang)低(di)了混(hun)(hun)凝(ning)土強(qiang)度(混(hun)(hun)凝(ning)土含(han)氣(qi)量每增加1%抗壓(ya)強(qiang)度下降(jiang)(jiang)3%~5%)。一(yi)般當所用(yong)的(de)天然骨料的(de)最大粒徑(jing)為10~40mm時(shi)(shi),使新澆混(hun)(hun)凝(ning)土中的(de)含(han)氣(qi)量達到4%~7%,可獲(huo)得足夠的(de)抗凍性(xing)(xing)。
④混凝土強度
當靜水壓(ya)力(li)和滲(shen)透壓(ya)力(li)超過混凝土的(de)(de)抗(kang)拉強(qiang)度(du)(du)時,混凝土即(ji)產生凍融(rong)破(po)壞(huai)。因此作(zuo)為表征抵抗(kang)凍融(rong)破(po)壞(huai)能力(li)的(de)(de)混凝土強(qiang)度(du)(du)對混凝土抗(kang)凍性也有影響(xiang)(xiang)。當含氣(qi)量(liang)或平均氣(qi)泡間距相(xiang)同時,強(qiang)度(du)(du)高(gao)的(de)(de)混凝土抗(kang)凍性高(gao)于(yu)強(qiang)度(du)(du)低的(de)(de)混凝土。但相(xiang)對而(er)言,強(qiang)度(du)(du)對混凝土抗(kang)凍性的(de)(de)影響(xiang)(xiang)程度(du)(du)遠沒有氣(qi)泡結構大。
⑤骨料
當骨(gu)料(liao)(liao)(liao)吸(xi)水(shui)飽和,受(shou)凍后在骨(gu)料(liao)(liao)(liao)孔隙(xi)和骨(gu)料(liao)(liao)(liao)-水(shui)泥漿(jiang)界面產生靜力(li)壓力(li),超(chao)過(guo)骨(gu)料(liao)(liao)(liao)或界面強(qiang)度(du)時(shi)就產生凍害。因此(ci),影(ying)響(xiang)骨(gu)料(liao)(liao)(liao)抗(kang)凍性(xing)的(de)主要因素是(shi)骨(gu)料(liao)(liao)(liao)吸(xi)水(shui)率和骨(gu)料(liao)(liao)(liao)尺寸。用吸(xi)水(shui)率大的(de)骨(gu)料(liao)(liao)(liao)(如輕骨(gu)料(liao)(liao)(liao))配制抗(kang)凍混(hun)凝土(tu)更依(yi)賴引氣劑的(de)摻入;骨(gu)料(liao)(liao)(liao)尺寸越(yue)大,受(shou)凍后越(yue)容(rong)易(yi)破壞,但細骨(gu)料(liao)(liao)(liao)對混(hun)凝土(tu)的(de)抗(kang)凍性(xing)影(ying)響(xiang)不大。此(ci)外,骨(gu)料(liao)(liao)(liao)的(de)堅固性(xing)、風化程度(du)、粘土(tu)含量、雜質含量等對混(hun)凝土(tu)抗(kang)凍性(xing)也有(you)影(ying)響(xiang)。
⑥水泥品種和用量
水(shui)泥(ni)中隨混(hun)合(he)材摻入量的(de)增加,混(hun)凝(ning)土的(de)抗(kang)凍性(xing)降低,因此抗(kang)凍混(hun)凝(ning)土用硅酸(suan)鹽水(shui)泥(ni)配制要優于用其它品種(zhong)的(de)水(shui)泥(ni)。對(dui)于非引氣混(hun)凝(ning)土,水(shui)泥(ni)品種(zhong)和用量對(dui)混(hun)凝(ning)土抗(kang)凍性(xing)有一(yi)定的(de)影響,而對(dui)于引氣混(hun)凝(ning)土,這(zhe)種(zhong)影響不(bu)大。
⑦混合材
粉(fen)煤(mei)(mei)灰(hui)摻(chan)(chan)量在一定(ding)范圍內,且強(qiang)度和含氣(qi)量相(xiang)同的條件下,摻(chan)(chan)與不摻(chan)(chan)粉(fen)煤(mei)(mei)灰(hui)的混(hun)凝土(tu)(tu)抗(kang)凍(dong)性(xing)基本相(xiang)同。但當粉(fen)煤(mei)(mei)灰(hui)摻(chan)(chan)量超(chao)過(guo)一定(ding)范圍時(shi),會降(jiang)低混(hun)凝土(tu)(tu)的抗(kang)凍(dong)性(xing)。硅粉(fen)摻(chan)(chan)量不超(chao)過(guo)10%時(shi),混(hun)凝土(tu)(tu)的抗(kang)凍(dong)性(xing)有所提高(gao),超(chao)過(guo)15%時(shi)抗(kang)凍(dong)性(xing)則會明顯降(jiang)低。
⑧養護
混(hun)凝土(tu)澆筑后(hou)的(de)早期養(yang)(yang)護對(dui)混(hun)凝土(tu)結構實體(ti)(ti)強(qiang)度有明顯的(de)影(ying)響(xiang)。筆者用C30泵送混(hun)凝土(tu),成(cheng)型(xing)150mm的(de)立方(fang)體(ti)(ti)試件(jian)(jian)進(jin)行(xing)試驗(yan),從(cong)試驗(yan)結果(guo)來看,澆水(shui)養(yang)(yang)護14d的(de)試件(jian)(jian)抗(kang)壓強(qiang)度平均比不澆水(shui)養(yang)(yang)護的(de)試件(jian)(jian)高4.4MPa,28d碳化厚度少(shao)1.5~2.0mm;不澆水(shui)試件(jian)(jian)對(dui)回彈推定(ding)強(qiang)度的(de)影(ying)響(xiang)更大。充分說明養(yang)(yang)護方(fang)法對(dui)混(hun)凝土(tu)的(de)抗(kang)凍性也有一定(ding)的(de)影(ying)響(xiang)。因此,混(hun)凝土(tu)澆筑后(hou)應及時采(cai)取有效的(de)保濕(shi)養(yang)(yang)護措施,既增強(qiang)又防裂,提高混(hun)凝土(tu)的(de)耐久性。
引(yin)氣劑的(de)使用(yong)延長(chang)了混(hun)凝土的(de)使用(yong)壽命(ming),增加(jia)了混(hun)凝土的(de)耐久性。
在混(hun)凝土攪拌(ban)過程中能引(yin)(yin)入(ru)大量均勻(yun)分布、穩定而封閉的(de)微(wei)小氣(qi)泡且能保留在硬化混(hun)凝土中的(de)外加(jia)劑稱為引(yin)(yin)氣(qi)劑。
混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)中摻(chan)加引(yin)氣劑(ji)(ji)后,改善了混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)的(de)和(he)易性,減(jian)少(shao)拌合物的(de)離析和(he)泌水(shui),由于氣泡彼(bi)此隔離,切斷(duan)毛細孔通道,使(shi)水(shui)分(fen)不(bu)(bu)易滲入,又可(ke)緩沖其水(shui)分(fen)結冰膨脹(zhang)作(zuo)用(yong),因而可(ke)顯著改善混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)的(de)防(fang)凍(dong)(dong)性、抗(kang)(kang)凍(dong)(dong)性、抗(kang)(kang)滲性和(he)抗(kang)(kang)腐蝕性等。其改善程度不(bu)(bu)是(shi)百分(fen)之(zhi)幾(ji)十,而通常是(shi)幾(ji)倍,甚至十幾(ji)倍地提高,從而大大延長(chang)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)在受凍(dong)(dong)融(rong)循環情況下的(de)使(shi)用(yong)壽命,它對(dui)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)綜合耐久性的(de)提高起著不(bu)(bu)可(ke)替代的(de)作(zuo)用(yong)。因此,引(yin)氣劑(ji)(ji)是(shi)抗(kang)(kang)凍(dong)(dong)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)和(he)防(fang)凍(dong)(dong)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)的(de)重要組分(fen)。
不同品種(zhong)的(de)引(yin)氣劑(ji)不僅影響含氣量(liang)而且影響氣泡(pao)的(de)質量(liang),一般十(shi)二烷(wan)基磺酸鈉與十(shi)二烷(wan)基苯磺酸鈉起泡(pao)能力強(qiang),但泡(pao)沫較(jiao)大(da),穩定性差(cha);烷(wan)基醇聚氧乙烯醚的(de)起泡(pao)能力強(qiang)差(cha);而松香皂、松香熱聚物、三(san)帖皂苷能產(chan)生大(da)量(liang)均(jun)勻(yun)、穩定的(de)微氣泡(pao),因此它們成(cheng)為首選的(de)引(yin)氣劑(ji)。
引(yin)(yin)氣劑的摻(chan)(chan)(chan)量(liang)很少,一般(ban)為膠(jiao)凝材料總量(liang)的十萬分之(zhi)幾到(dao)萬分之(zhi)一或二,應以混(hun)凝土(tu)(tu)拌合物中含氣量(liang)達(da)到(dao)4%~6%為宜,過量(liang)摻(chan)(chan)(chan)入(ru),混(hun)凝土(tu)(tu)工作性反而降低,更會對混(hun)凝土(tu)(tu)抗壓強(qiang)度(du)(du)、抗凍(dong)、抗滲、抗碳化性能(neng)產(chan)生不良影響。引(yin)(yin)氣劑可與其他外加劑復合使用,當(dang)在混(hun)凝土(tu)(tu)攪拌過程中單獨摻(chan)(chan)(chan)入(ru)時,應先配(pei)成(cheng)溶液,再稀釋到(dao)一定的濃度(du)(du)后摻(chan)(chan)(chan)入(ru)。
引氣劑(ji)含氣量的(de)大小除了本(ben)身品質以外,水(shui)泥和骨料以及混凝(ning)土生產、施工中(zhong)諸因素對其(qi)也(ye)有明顯影(ying)響。
①組成材料
水(shui)泥細(xi)度(du)大、含(han)(han)堿量(liang)高,含(han)(han)氣量(liang)均減少;相同摻量(liang)時,硅酸鹽水(shui)泥含(han)(han)氣量(liang)依(yi)次(ci)大于普通水(shui)泥、礦渣水(shui)泥、火山(shan)灰質水(shui)泥;水(shui)泥每增加90kg/m3含(han)(han)氣量(liang)約減少1%。
粉(fen)煤(mei)(mei)灰有較(jiao)強的吸附作用,將明顯降低混凝土含氣(qi)量,因此當要求有較(jiao)高的混凝土含氣(qi)量時,應控制粉(fen)煤(mei)(mei)灰的摻(chan)(chan)量或適當增加引氣(qi)劑的摻(chan)(chan)量。另外,礦(kuang)物摻(chan)(chan)合料的細度(du)越大,引氣(qi)量越小。
粗(cu)骨(gu)料直徑大,含氣(qi)量則小;卵石比碎石骨(gu)料含氣(qi)量大。
天然砂含氣(qi)(qi)量(liang)(liang)大(da)于人(ren)工砂;砂的粒徑(jing)范圍在0.3~0.6mm時混凝土(tu)含氣(qi)(qi)量(liang)(liang)最大(da),而小于0.3mm或大(da)于0.6mm時,混凝土(tu)含氣(qi)(qi)量(liang)(liang)都明(ming)顯下降;砂率(lv)大(da)則(ze)含氣(qi)(qi)量(liang)(liang)也大(da),但(dan)當砂率(lv)提(ti)高到一(yi)定程度時,含氣(qi)(qi)量(liang)(liang)的變化就不明(ming)顯。
②水膠比
水膠比影響混凝(ning)土拌合物(wu)的(de)黏度,水膠比低拌合物(wu)的(de)黏度大(da),黏度大(da)的(de)混凝(ning)土拌合物(wu)將減小含(han)氣(qi)(qi)量的(de)生成、數量和質(zhi)量,因而水膠比越小則(ze)意味著引(yin)氣(qi)(qi)劑摻量的(de)增加。
③攪拌
機械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)比人工攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)含(han)氣(qi)(qi)量(liang)大;一(yi)般(ban)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)5min含(han)氣(qi)(qi)量(liang)最大;攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)時間(jian)過長含(han)氣(qi)(qi)量(liang)小(xiao),攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)時間(jian)不(bu)足含(han)氣(qi)(qi)量(liang)也小(xiao);不(bu)同(tong)的攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)設(she)備(bei)對(dui)含(han)氣(qi)(qi)量(liang)有一(yi)定的影響,最佳攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)時間(jian)應通過實際生產攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)設(she)備(bei)與(yu)試驗相(xiang)結合確定。
④混凝土溫度
混(hun)凝土溫度高(gao)含氣(qi)量損失(shi)快,每(mei)升高(gao)10℃含氣(qi)量可減少20%~30%,因此在炎熱夏季施(shi)工時(shi)應適當增加(jia)引氣(qi)劑摻量。
⑤混凝土坍落度
混凝土坍落度對含氣(qi)量有一定的影響(xiang),坍落度越大(da)則含氣(qi)量越高;換而(er)言之,拌合用(yong)水(shui)增(zeng)加則含氣(qi)量也會增(zeng)加。
⑥放置與運輸
拌(ban)合物放置(zhi)時間(jian)和運輸時間(jian)越長(chang),含氣量損失越大(da),但不同的(de)引(yin)氣劑其含氣量損失有不同。
⑦泵送工藝
通過泵(beng)送(song)的混(hun)凝土(tu),其泵(beng)送(song)以后混(hun)凝土(tu)含(han)氣(qi)量(liang)下降,但不同(tong)的引氣(qi)劑其含(han)氣(qi)量(liang)損失有不同(tong)。
⑧振搗方式
各(ge)種振(zhen)(zhen)搗方式皆會(hui)降低混凝土(tu)含(han)氣(qi)量,采用插入式振(zhen)(zhen)動棒(bang)振(zhen)(zhen)搗比平板、臺式振(zhen)(zhen)動含(han)氣(qi)量損失更大;高頻振(zhen)(zhen)搗、振(zhen)(zhen)搗時間延長(chang)都會(hui)明顯降低含(han)氣(qi)量。
綜上所述,影響混(hun)凝土拌合物(wu)含氣量(liang)的因素較多,而含氣量(liang)的確定既要考慮改(gai)善混(hun)凝土內部結(jie)構,提高抗凍性、抗滲性等,又要兼顧對混(hun)凝土強度產生(sheng)的不利影響。因此,配制摻引(yin)氣劑(ji)的混(hun)凝土應持慎(shen)重態度,應根據材(cai)料、工藝狀況等,通(tong)過模擬試驗確定引(yin)氣劑(ji)品(pin)種和摻量(liang)。
來源:建筑工程(cheng)魯班聯盟