低温防冻碾压混凝土研究

彭荣梅 郜文英

（河北省水利工程局 石家庄 050021）

1 引言

近年来大量的研究结果和工程实践表明：掺防冻剂是进行冬季混凝土施工的较好措施之一。和“热工法”比较，它具有设备简单、使用方便、造价较低、安全可靠的优点，在工业、民用、市政、交通等项建筑中已得到广泛的应用。

寒冷地区碾压混凝土筑坝，为加快工程进展，秋末冬初是一个可充分加以利用的较好季节。由于此时光照弱、气温低，混凝土拌和物凝结时间大幅度延缓，失水量也显著降低，其工艺性、整体性将得到明显改善和增强。但是，由于此时气温变化剧烈、冷暖交替，施工中应采取有效措施以预防寒流侵袭。为确保工程质量，碾压混凝土拌和物必须具有抗冻害的能力。为此，进行了低温掺防冻剂碾压混凝土研究。

2 防冻剂品种掺量对碾压混凝土性能影响比较试验

2.1 外加剂品种及掺量

根据水工碾压混凝土在缓凝减水、引气抗冻方面的特定需求，首先联掺DH4A与DH9引气剂。由于无筋素碾压混凝土没有氯离子限量要求，在防冻剂品种选择上，首先考虑价廉量大的氯化钠（NaCl），掺量为占胶材用量的3%；其次选用不含氯离子、对钢筋无锈蚀作用的MRT－Ⅱ成品防冻剂，掺量变化为2%、3%、4%。

2.2 比较试验条件及项目

试验参照JC475—92《混凝土防冻剂标准》进行，冰箱控制温度－5℃。

采用石子最大粒径40mm的二级配碾压混凝土，水泥用量115kg/m3，粉煤灰用量70 kg/m3，粉煤灰代砂35kg/m3，粉煤灰总掺量48%。DH4A掺量0.5%，DH9掺量0.015%。同拌混凝土试件，分为标准养护28天、90天，装模后即放入－5℃冰箱养护7天再标准养护90天两种条件。试验比较项目主要为抗压强度。

2.3 试验结果及分析

不同品种与掺量防冻剂对碾压混凝土性能影响比较试验结果见表1。

表2的试验结果表明：碾压混凝土掺加3%氯化钠或2%～4%MRT－Ⅱ防冻剂，均可获得较好的防冻效果，与标准养护90天试件相比，在－5℃低温养护7天再标准养护90天的试件，强度不仅未降低反而有所提高，其抗压强度比为105%左右。随着MRT－Ⅱ防冻剂掺量增加，两种养护条件试件的抗压强度均明显提高。

3 低温掺防冻剂碾压混凝土施工模式试验

采用掺防冻剂的方法进行负温条件下的碾压混凝土施工，其研究成果和工程实例尚不多见。与常态混凝土相比，碾压混凝土无论在材料组成、设计龄期，还是施工条件及其工艺方面均存在很大差异。

碾压混凝土多为高掺粉煤灰，各项技术指标均为长设计龄期，以充分利用后期强度，尽量节约水泥。但水泥用量过低，对于冷混凝土所必需的速热早强要求是不相适应的。在施工方式上，薄层铺筑将加快混凝土拌和物的热量散失。在施工过程中，如层间间隔时间过长，层间混凝土受冻也就在所难免。总之，在满足冬期施工的保温防冻要求方面，碾压较混凝土常态混凝土难度更大。

为对上述问题进行探讨，进行了低温掺防冻剂混凝土施工模拟实验。

表1 不同品种与掺量防冻剂对碾压混凝土性能影响比较试验成果

3.1 模拟试验条件及项目

采用石子最大粒径80mm的三级配碾压混凝土，水泥用量70kg/m3，粉煤灰用量 85kg/m3，粉煤灰代砂 25kg/m3，用水量72kg/m3。水胶比0.46，粉煤灰总掺量61%。均掺DH90.01%；为考查防冻剂掺量变化对防冻效果的影响，MRT－Ⅱ掺量分为0%、2%、3%、4%四种。

除制作一次成型的“本体试件”之外，还重点考查了负温掺防冻剂条件下的层间结合能力，制作分两次装模成型的“层间试件”，其层间不做任何处理。

为模拟负温条件下进行碾压混凝土施工的实际情况，并与常温施工条件相比较，试件的制作与初期养护方式分为四种类型。

a.2h（1）－标。为不掺防冻剂的室内标准养护本体试件。出机混凝土室内放置2h后一次装模成型，标准养护。

b.2h（1/2）－（8+2）h（1/2）－标。为不掺防冻剂的室内标准养护层间试件。出机混凝土室内放置2h后装模成型1/2，间隔8h后，用已预拌好并放置2h后的混凝土，再装模成型剩余的1/2，标准养护。

c.负2h（1）－负10h－标。为掺防冻剂的初期负温受冻本体试件。出机混凝土室外负温下放置2h后，一次装模成型，放置10h后再移入室内标准养护。

d.负 2h（1/2）－负（8＋2）h（1/2）－负 15h－标。为掺防冻剂的初期负温受冻层间试件。出机混凝土室外负温下放置2h后，装模成型1/2，间隔8h后，用已预拌好并放置2h后的混凝土，再装模成型剩余的1/2，试件继续放置室外负温受冻15h后，再移入室内标准养护。

混凝土特性比较试验项目主要有抗压强度、层间劈裂抗拉强度、层间抗剪强度三项，均为15cm×15cm×15cm立方体试件。

3.2 模拟试验结果及分析

模拟试验时正值寒冬季节，室外实测气温为－5.5～－1℃。低温碾压混凝土施工模拟试验结果见表2。

由表2试验结果可见：

a.室内外温度。混凝土均为室内拌和，室温14℃左右，出机混凝土11℃左右。混凝土拌和物与成型后试件在室外的受冻气温为－1℃～－5.5℃。

b.初期受冻对本（整）体试件的影响。与不掺防冻剂正常成型养护混凝土试件相比，掺MRT－Ⅱ防冻剂2%～4%、出机后受冻2h成型、再受冬10h才标准养护的混凝土试件，其90天龄期抗压、劈拉强度分别提高5%～22%与3%～31%。MRT－Ⅱ掺量增至3%～4%时，90天龄期抗剪强度提高1%～16%。说明该防冻剂不仅防冻效果较好，且具有激发水泥活性、加速胶材水化的良好效能，从而使混凝土强度大幅度提高。

c.初期受冻对层间试件的影响。与不掺防冻剂正常成型养护的层间间隔8h混凝土试件相比，掺MRT－Ⅱ防冻剂2%～4%、出机后受冻2h成型1/2、再受冻间隔8h后又成型1/2、继续整体受冻15h才移入室内标准养护的层间试件，90h龄期抗压强度降低6%～30%；90天龄期劈拉强度降低7%～17%，但降低幅度均随防冻剂掺量的提高而减少。层间间隔受冻对抗剪强度没有明显的影响，90天龄期抗剪强度，在MRT－Ⅱ掺量增至4%时，提高8%。

4 结语

研究结果表明：在气温不低于－5℃条件下进行碾压混凝土施工，掺加适量防冻剂，可起到较好的防冻、增强作用，能够抵消初期短时（24h）受冻对混凝土产生的不利影响，保证碾压混凝土铺筑的正常进行。当然，施工时要注意：混凝土铺筑完毕后，应及时采取可靠的保温保湿措施，使水泥水化所必需的温湿度条件得到保障。

表2 低温掺防冻剂碾压混凝土施工模拟试验结果