混凝土防冻剂的组成

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    混凝土防冻剂是冬期混凝土施工中不可缺少的外加剂,防冻剂的质量如何对于冬期混凝土的施工质量起着决定性的作用。因此,在防冻剂进场后应按照有关规范进行质量检验,合格后才可用于工程中。
混凝土防冻剂的组成
混凝土防冻剂绝大多数是复合外加剂,由防冻组分、早强组分、减水组分、引气组分、载体等材料组成。
1.防冻组分
    防冻剂都是由防冻组分、减水剂、引气剂等几种功能组分复配成的。各组分的百分含量随使用地区的冬季气温变化特点而不同,因此防冻剂的地方特色较强,但是其中使用的防冻组分却都差不多。
    外加剂中的防冻组分有:a.亚硝酸盐有亚硝酸钠、亚硝酸钙、亚硝酸钾;b.硝酸盐有硝酸钠、硝酸钙;c.碳酸盐有碳酸钾;d.硫酸盐有硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠;e.氯盐有氯化钠、氯化钙;f.氨水;g.尿素;h.低碳醇有甲醇、乙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、甘油;i.小分子量羚酸的盐类有甲酸钙、乙酸钠、乙酸钙、丙酸钠、丙酸钙、一水乙酸钙。防冻组分的作用是降低水的冰点,使水泥在低温(负温)环境下仍能继续水化。几种常用防冻盐的饱和溶液冰点如表9-2所列;防冻剂常用成分作用如表9-3所列。
2.早强组分
    早强组分是冬期混凝土施工中极其重要的组分,它可以促进水泥水化速度,使混凝土获得较高的早期强度,使混凝土尽快达到或超过混凝土的受冻临界强度,促进混凝土早期结构的形成,提高混凝土早期抵抗冻害的能力。混凝土冬季施工中常用的早强组分有硫代硫酸钠、氯化钙、硝酸钙、亚硝酸钙、三乙醇胺、硫酸钠等。
    有关建材科研单位将硫代硫酸钠和三乙醇胺复合,通过成型的水泥砂浆试件,在低温试验环境下对比了其在不同组合和不同掺量下的增强效果。在混凝土28d强度不降低的前提下,选取合适的早强组分的组成和掺量,按照国家标准《混凝土外加剂》(GB 8076-2008)的检测方法,验证了该早强组分在不同温度环境下的早强性能。结果表明,在较低和较高的气候条件下,该早强组分可起到一定的早强作用,但在低温环境下增强效果更好。对同时掺加粉煤灰和高效减水剂的C30混凝土试验表明,该早强组分在不同温度下同样具有早强效果,且新拌混凝土的工作性保持较好,适合冬期混凝土工程应用。
3.减水组分
    减水组分也是混凝土防冻剂中不可缺少的组分,该组分的作用就在于减少混凝土中的用水量,起到分散水泥和降低混凝土的水灰比的作用。减少了混凝土中的绝对用水量,使冰晶粒细小而均匀分散,从而减轻了对混凝土的破坏应力,提高了混凝土的密实性。实质上是减少了混凝土中可冻结水的数量,即减少了受冻混凝土中的含冰率,相应也提高了混凝土防冻性能。另外,防冻剂掺量一般是固定的,由于水灰比的减小,相对地提高了混凝土中减水剂水溶液的浓度,进一步降低了冰点,从而提高了混凝土防早期冻害能力。在冬期混凝土施工中常用的减水组分主要有“木钙”、“木钠”、茶系高效减水剂以及三聚氯胺、氨基磺酸盐、煤焦油系减水剂等。
4.引气组分
    混凝土中的水产生结冰时体积增大9%,严重时可造成混凝土中集料与水泥颗粒的相位移,使混凝土结构受到损伤甚至破坏,形成不可逆转的强度损失。引气组分在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡。这些气泡对混凝土主要有4种作用:
a.能减少混凝土的用水量,进一步降低水灰比;b.引入的气泡对混凝土内冰晶的膨胀力有缓冲和消弱作用,减轻冰晶膨胀力的破坏作用;c.提高了混凝土的耐久性能;d.小气泡起到阻断毛细孔作用,使毛细孔中的可冻结水减少。
    材料试验证明,应用引气减水剂混凝土的冰胀应力,仅为单掺无机盐防冻剂的1/10;混凝土中的含气量以3%~5%为宜。当引入的气泡数量少,体积较大,一般都是可见气泡时,则起不到上述作用,反而会产生一些不利的影响,并且由于振捣排除不力时一些气泡还会聚合成更大气泡,因此称这种气泡为有害气泡,所以使用引气原材料要特别谨慎。引气的组分可以使用引气减水剂如“木钙”、“木钠”、葱系减水剂等;也可以使用引气剂,如松香热聚物等。
5.载体
    混凝土的载体主要是指掺加的粉煤灰、磨细矿渣、砖粉等,它们的作用主要有:a.使一些液状或微量的组分掺入,并使各组分均匀分散;b.便于防冻剂干粉的掺加使用;c.避免防冻剂受潮结块。

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