防冻早强添加剂在混凝土中的应用

摘要：所谓防冻, 就是在低温下, 混凝土不结冻, 而能正常硬化；所谓早强, 就是缩短混凝土的凝固期, 提早达到预期的强度。采用添加剂改善混凝土的性能, 是混凝土施工工艺的一大发展。混凝土添加剂可分为三大类: 第一类叫矿物添加剂；第二类叫泡沫剂和加气剂；第三类叫化学添加剂。目前,日本混凝土工程采用添加剂的占80%,美国占65%，西德占50% , 意大利和苏联占25%。从上面的数字来看, 愈是发达国家, 其采用添加剂的比例愈大。我国研究添加剂已有多年历史, 但至今仍使用不多。随着工农业生产的飞速发展, 混凝上工程的地位越来越重要, 特别是在水利工程中更为突出,所以正确地使用添加剂已成为混凝土施工中迫在眉睫的课题。本文主要分析防冻早强添加剂在混凝土中的应用。

关键词：防冻早强添加剂 混凝土 应用

中图分类号：TV331文献标识码： A

由于这些大量封闭的孔隙的存在，混凝土就具有了强度的可调节性、高流动性、固化后的自立性、良好的施工性等特性，在国内外已广泛应用于建筑物保温隔音材料、土基路基回填、空洞回填等领域。但由于混凝土中的孔隙率一般较高，因此混凝土抗压强度较普通混凝土低，限制了混凝土的应用范围。为了改善混凝土的性能，扩大其使用范围，本试验系统研究了纳米材料、保水剂、早强剂等外加剂对混凝土的影响。

一、关于室内试验研究

1.试验原料。发泡剂：LC-01混凝土发泡剂。水泥：P・O 32.5级水泥。添加剂：新生态复合纳米材料、HPMC、三乙醇胺、801胶。

2.试验方法。发泡方法：空气压缩机鼓泡。试验方法：每个配合比制作70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方体试块一组3块，以3块试件的抗压强度平均值作为该配合比的抗压强度值。

3.试验步骤：第一按设计配合比将水泥、水、分别计量，将泡沫剂和发泡所需用水倒入制泡机。第二将水泥在搅拌机内干拌均匀，再加入水和外加剂搅拌2-3 min。第三将泡沫液缓慢倒入混合料内继续搅拌5min左右，保证泡沫均匀分布在混合料中。第四最后将制得的料浆注模，在振动台上振动40s密实，刮平表面，24-48h后脱模，放入标准养护室养护。

4.试验设计。试验中，泡沫混凝土试块的原材料不变，添加剂的配合比和用量不同。根据不同添加剂把试块分成6组进行分析，比较不同添加剂对泡沫混凝土性能的影响。如表1所示。

4.试验结果。根据上述试验方法测定各级别泡沫混凝土试块的抗压强度、导热系数，如表2所示。

5.结果分析

（1）HPMC的稳泡作用。HPMC是将纤维素碱化处理后与醚化剂和环氧丙烷进行醚化反应而成，在醚化过程中，纤维素分子的羟基（-OH）被甲氧基（-OCH3）和羟丙基（-OCH2CH（CH3OH）取代生成HPMC。纤维素醚中含有羟基（-OH）、醚键（-O-）、脱水葡萄糖环等基团，这些基团影响砂浆的物理、力学性能。纤维素醚结构中含有羟基和醚键，这些基团上的氧原子与水分子缔合成氢键，使游离水分子变成结合水，从而很好地起到保水作用，提高浆体的流动性，改善浆体成型后的性能。

（2）三乙醇胺的作用。三乙醇胺，其分子中有N 原子，它有一对未共用电子，很容易与金属离子形成共价键，发生络合，与金属离子形成较稳定的络合物，这些络合物在溶液中形成许多的可溶区，从而提高了水化产物的扩散速率，缩短水泥水化过程中的潜伏期，提高早期强度。泡沫混凝土中加入三乙醇胺对抗压强度有明显的提升。

（3）801胶的作用。建筑801胶是一种高分子聚合物，也是一种建筑上常用的胶黏剂，掺入建筑80 胶后混凝土的抗折强度明显提高，韧性增加，其力学性能得到了明显提高。并且随着胶含量的增加混凝土从半固态逐渐向软塑、流塑状态转变，同时因聚合物的黏性作用，混合料的黏聚性和保水性也得到提高。

二、关于防冻早强添加剂的应用

混凝土是水化物, 而水的冰点是O℃ 。若要混凝土在零度以下不冻结, 这就需要采取防冻措施。在施工中, 将定量的亚硝酸钠溶解于定量的水中, 即可形成我们所需要的防冻添加剂。这种添加剂在-8℃ 至16℃之间仍保持液态, 从而使水泥不冻结而继续水化。使用防冻添加剂亚硝酸钠，是解决混凝土冻结的一种极为有效的办在冬季为了不影响施工、采用早强添加剂, 可缩短混凝土的早期硬化过程, 即缩短“龄期”。这样不但可以提前进行下一步施工, 而且也节约了投资。笔者参考了有关资料, 认为流酸钠是一种活性较强的物质, 将它掺入混凝土中, 能够使混凝土速凝, 达到早强目的但硫酸钠的掺入量要适当( 约占溶液量的0.5 %-1.0% )，以便正确控制早强的速度。过高的配比, 过快的速度, 会直接影响混凝土的质量。由上可知, 一定量的亚硝酸钠和一定量的硫酸钠溶解于一定量的水中, 可形成我们所需要的防冻早强综合剂溶液, 能解决低温下混凝土施工问题。

三、关于混凝土防冻早强添加剂的使用方法

各种添加剂, 都要经过效益分析, 经济比较后方能投入使用。防冻与早强是两种不同的添加剂,各有各的功能, 在不同条件下, 应用的方法也不一样, 当然, 如果户件吻合, 防冻和早强两种不同的添加剂即上面所说的综合剂也可同时使用, 具体使用方法如下:

1.防冻添加剂: 在低温条件下, 各种规模的混凝土工程都可以使用。

2.早强添加剂: 第一其使用不受温度的影响, 在时间短、任务紧、要求进度快的情况下, 都可使用。第二在低温即将来临, 又没有防冻设备和防冻添加剂时可以使用, 以加快速凝, 避免低温袭击。第三在低温施工中, 大体积混凝土, 表层易遭寒风的袭击, 可在表层加入适当的防冻添加剂, 切勿加早强添加剂,否则会使混凝土内表凝固速度不一, 影响工程质量。

四、关于现场工程应用

1.工程概况。北京南西地区某工程为3幢5-6层砖混结构住宅楼, 单幢面积约为1800m2, 地质条件为典型河西长江漫滩地貌单元, 主要地层为高压缩性的淤泥质粉质黏土。

2.该工程采用水泥土搅拌桩复合地基, 桩径为0.7m, 桩长为13.0m, 用双轴深层搅拌机施工, 水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥, 四搅三喷。因为工期比较紧张, 且又为冬季施工, 低温对水化硬化反应会产生很不利的影响。工程迫切需要搅拌桩复合地基尽早达到设计要求的承载力, 亦即水泥土的强度要较早地得到发挥. 于是根据室内配合比试验结果, 考虑到实际工程现场、施工工艺与室内试验条件、养护环境的不同, 按照效果好、价格低的原则,采用水泥掺入比为14% , 添加剂掺入比为15%。

3.与周边建筑物对比分析。在该工程建筑物的施工过程中及竣工后进行了持续的沉降观测, 结果表明, 与周边38幢采用沉管灌注桩基础的沉降基本稳定的建筑物进行比较,该工程建筑物的沉降不仅在较短的时间内得到了稳定, 而且在建筑物沉降基本稳定后, 该工程建筑物的沉降量明显小于周边建筑物, 从而达到了沉降控制的目的。

4.总结。该工程最初的基础设计方案为为∅426mm的沉管灌注桩基础, 桩长为22m. 变更为采用掺添加剂水泥土搅拌桩复合地基的方案后, 建筑物地基基础的建筑成本比原方案降低了约27%。

该添加剂可显著提高混凝土的早期强度和标准强度, 从而可提高水泥土搅拌桩复合地基的承载力并缩短施工工期；应用该添加剂可有效地保证水泥土搅拌桩的成桩质量, 从而达到减小建筑物沉降量的目的；应用该添加剂可降低建筑物地基基础的建筑成。因此, 该添加剂的应用前景广阔, 可创造出较高的经济效益和社会效益。

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