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技术文章 |
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| 2015-11-6 点击次数：[819] |
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混凝土防冻剂是冬季负温条件下施工掺用的外加剂。掺用防冻剂能在规定温度下，显著降低混凝土的冰点，细化冰晶，使混凝土的液相不冻结或保持一定数量的液相水，保证水泥的水化作用，并在一定的时间内获得预期强度，混凝土在低温下不至于冻胀而受损破坏。临界强度理论认为水泥水化到一定程度时混凝土中所含的水一部分用于水化，而使混凝土达到一个最小临界强度，待温度升高时强度持续增长并达到设计强度。混凝土中的水分子可以被较有序地吸附在毛细管内壁和各种水化产物内部，形成了早期抗冻临界强度的结构机理，掺入防冻剂目的就是降低自由水的冰点使水泥的水化继续进行，而使混凝土达到这样的临界强度。
目前，商品混凝土已经在全国范围内包括大中小城市及城镇都得到了普及，冬季施工时从技术上需要防冻型泵送剂，或者减水剂+防冻剂双掺。市场上的复合防冻剂实际上就是防冻型泵送剂或者叫防冻型减水剂，其中均含有降低冰点的组分、减水组分、改善毛细孔结构的组分、促进水泥早强的组分等。
1· 常用的防冻成分及选择
可作为混凝土防冻剂的防冻组分很多，按其成分可分为无机盐类、水溶性有机化合物类、复合类。无机盐类：以亚硝酸盐、硝酸盐等无机盐为防冻组分的外加剂；有机化合物类：以醇类等有机化合物为防冻组分的外加剂；复合类：以有机或无机防冻组分，再复合早强、引气、减水等组分的外加剂。
按照所起的作用分，一类化学品与水共溶后能降低水的冰点温度，使混凝土在负温下仍能进行水化，如硝酸钠、氯化钠等。但是用量不足会使混凝土冻结，仍然会造成冻害。另一类是既能降低水的冰点，也能使冰的晶格构造严重变形，无法形成冻胀应力破坏水化矿物构造而导致混凝土强度受损，如尿素，甲醇等。
各种防冻组分主要有：氯化钠、氯化钙、亚硝酸盐、硝酸盐、甲醇，尿素（室外），乙二醇，三乙醇胺，甲酸钙，硫酸钠、硫氰酸钠等。其中：（1）氯化钠、氯化钙等会引起钢筋锈蚀，缩短钢筋混凝土使用使命；（2）为防止混凝土碱集料反应，行业及地方标准均要求对混凝土碱含量进行限制，因此金属盐被禁止或者在量上需大幅减少；（3）GB18588－2001《室内装饰装修材料混凝土外加剂中释放氨的限量》对释放氨限量的要求，氨含量限制被纳入强制性认证。按上述规定，氯盐、尿素将被排除在外，钠盐基本上被禁止使用，虽然甲醇防冻效果较好，也没有明确列入被强制限制的行列，但其实也对环境的危害性很大，其他一些防冻性组分则价格较高，如乙二醇、亚硝酸钙等，因此可选的防冻组分不但少而且贵，正说明了好的防冻剂产品成本高是毋庸置疑的。
2· 防冻剂组分复合的讨论
对于复合型防冻泵送剂，减水组分的绝对量几乎不变，即不随气温变化，而防冻组分一般随气温降低而增加，混凝土强度等级对减水和防冻的要求是变化的：如高强度等级混凝土单位水泥用量大，达到受冻临界强度的时间就短，不需要很多的防冻组分、却需要更多的减水组分。上述多因素致使减水剂和防冻剂恰当的匹配有难度，往往造成防冻组分的不足或浪费，说明采用减水剂与防冻剂复合的方法在某种程度上是不尽合理的。如当年流行的膨胀剂和减水剂双组分复合产品（HEA）被禁也是同样道理。
把防冻剂、泵送剂分别单独作为产品，在掺用泵送剂的同时再对防冻剂进行大坍落度试验则可以解决好偏离实际的问题，操作起来更为合理些。
3· 防冻剂掺量的讨论
防冻剂在实际应用中，掺量对性能具决定性的作用，足够的含量及掺量才能保证免受冻害。一般地，防冻剂的掺量是依据外加剂厂提供的产品说明书中确定的参考用量，并经过试验判定防冻组分在不同温度下的掺量。
根据前述，影响复合型防冻泵送剂掺量的因素主要体现在气温条件和混凝土强度等级两方面。气温是逐渐变化的，从 0℃～-5℃～-10℃～-15℃～-20℃ 温度时间段所需的产品或者掺量实际是可变的，厂家也往往使用阶梯型的产品或调节掺量来适应需要。但这样会给型式检测、使用者的质量检验、使用方法等带来难度。
再谈谈目前市场上防冻剂的合理掺量问题。最早的研究论文及出版的书籍，报道防冻剂的掺量多在总胶量 2%～5%（固含）范围，对寒冷地区甚至更高。而目前复合型防冻泵送剂的掺量普遍被减小了，特别是华北地区，比如北京、天津地区，减水剂与防冻剂复合后的掺量被混凝土或者外加剂商家确定为 1.5%～2.5%，部分商混企业到冬季居然要求掺量与夏秋季纯泵送剂一样，并且价格不变。不要以为造成防冻剂掺量下降是技术提高了，而纯粹是人为降低成本造成的。很明显，低掺量低价格的防冻剂，含有的防冻组分少了又少（减去约 1.5%～2%的泵送剂成分后仅剩余 0%～0.5%的防冻组分），防冻效果从何保证？恶劣的市场竞争状况，必将导致外加剂厂家在夹缝中生存、产品质量下降。建筑质量，百年大计，有关部门应深入开展市场调研和技术研究，结合国家相关标准规范及时给出针对性的控制措施。
4· 复合型防冻泵送剂适用标准的讨论
目前，商品泵送混凝土几乎占据了混凝土工程中的全部。市场上几乎都不单独使用减水剂和防冻剂，而是使用复合型泵送防冻剂。技术标准仍是独立套用 JC 473－2001《混凝土泵送剂》和 JC 475－2004《混凝土防冻剂》标准。由于冬季泵送混凝土在施工中坍落度大，而按 JC 475－2004《混凝土防冻剂》控制基准混凝土和受检混凝土的坍落度(80±10)mm ，受检混凝土的水灰比就比基准混凝土大幅减少而提高了相对强度，无疑就高估了防冻泵送剂的防冻能力，导致的结果是对防冻型泵送剂的要求大幅度降低了。
2012 年 8 月 1 日起建筑工业行业标准 JG/T 377—2012《混凝土防冻泵送剂》正式实施，为防冻泵送剂的产品质量评价提供了一个新的技术依据。该标准规定的试验配合比为：水泥用量为 360kg/m3、砂率为 43%～47%，坍落度为 (210±10)mm 左右。笔者认为该标准更贴合了工程实际情况，认真执行该标准能更好的约束复合型防冻剂企业提高产品质量。
在执行新标准时，也存在几个问题需要引以注意：（1）该标准仍然有基准混凝土作为对比，而基准混凝土为不掺外加剂和纯水泥的流态混凝土，实际上不掺外加剂、纯水泥的混凝土在坍落度 (210±10)mm 时几乎难有好的和易性可言，因此达到需要的流动性时用水量不敏感，非常难以确定。希望研究改“不掺减水剂”为“掺用某减水率减水剂”作为基准混凝土的可能性；（2）需注意引导对标准的理解。即便是同水胶比条件下，大坍落度混凝土的防冻能力要比低坍落度混凝土差很多，因此采用 JG/T 377－2012《混凝土防冻泵送剂》，满足防冻要求的产品质量会比满足 JC 475－2004《混凝土防冻剂》标准高，而市场上已经多年执行 JC 475－2004《混凝土防冻剂》，为满足新标准将必然导致同等掺量条件下防冻剂成本有较大增加。有关方面应重视这些技术问题，防止市场、产品成本、质量的相互背离，各种标准之间的矛盾或混乱。 |
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