复合防冻剂的防冻机理及施工要求

王 超

（湖北第二师范学院 建筑与材料工程系，湖北 武汉 430205）

复合防冻剂的防冻机理及施工要求

王 超

（湖北第二师范学院 建筑与材料工程系，湖北 武汉 430205）

在建筑工程中，混凝土是使用最广泛的一种材料，混凝土的耐久性受到人们的普遍关注，其中冻害性是影响混凝土耐久性的一个最重要的因素。改善并开发抗冻性能良好的混凝土具有非常重大的经济效益与社会效益。而采用掺复合防冻剂混凝土具有施工简便、节能、节约混凝土冬施费用，提高混凝土冬施质量等优点，它不仅能够降低混凝土中液相冰点，同时还具有促凝、早强和减水作用。

复合；防冻剂；防冻机理；施工要求

0 前言

以混凝土为代表的水泥基材料的冻害按照受冻阶段可分为三类：新拌受冻、早期受冻(抗冻临界强度)和后期受冻(冻融破坏)。新拌受冻是指新浇注的混凝土在终疑前冻结。这种受冻只要能保证在终凝前化冻并立即震捣密实加强养护，一般对混凝土的性能不会有多大的影响；早期冻害是指混凝士在养护硬化期间受冻，早期受冻能损害混凝土的强度及耐久性等一系列性能；后期冻害即冻融破坏，主要是指已硬化的混凝土受温度变化影响，混凝土内部水份发生反复冻结膨胀和融化而使混凝土各项耐久性指标降低。

混凝土的冻害破坏机理可概括为冻结首先从温度低的表层开始，表层混凝土中的毛细管水先结冰伴随着水分冻结而发生膨胀，挤压未冻结的水分向未受冻的混凝土内部移动向内部流动的水，通过微孔的过程发生粘性阻力形成水的压力梯度，这种水的移动压力如果超过混凝土的抗拉强度，则会是混凝土内部产生裂纹直至出现宏观裂缝而使混凝土丧失强度。

复合防冻剂减水率高、混凝土坍落度损失小，凝结时间适中、早期强度高、后期强度稳定增长、防冻效果突出。该产品与综合蓄热法结合进行冬季施工，可提高工程质量，加快工程进度，降低工程造价，确保严寒季节（-15—0℃）环境中混凝土施工不受冻害。

1 复合防冻剂的防冻机理及主要成份

1.1 复合防冻剂的防冻机理

一般由高效减水剂、超早强增强组分、高效防冻组分及微量化学助剂经先进的生产工艺复合而成。其原理是通过减少混凝土的用水量，尽早地提高早期强度和防止负温下混凝土被冻害 以获得混凝土的防冻性能。无论是通过 降低混凝土 中毛细孔 中水的冰点，还是改变结冰 的结晶形貌，负温下水泥的水化速率都是非常慢的。配制原则是使其具有一定的减水率、一定的引气性能和相应的降低冰点的性能。

1.2 复合防冻剂的主要成份

复合防冻剂的主要成份是含早强组分、减水组分、防冻组分、引气组分。

（1）早强组分：氯盐、硫酸盐、硝酸 盐、亚硝酸盐、三乙醇胺、甲酸钙等。其作用是使混凝土能够获得较好的早期强度，与防冻组分共同作用，提高防冻效果。

（2）减水组分：萘系高效减水剂、磺化三聚氰胺高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、聚羧酸高效减水剂等，不宜使用带缓凝作用的普通减水剂。其作用是在一定坍落度情况下，能够减少用水量20%～30%，强度提高1～2个等级，加速早期强度增长。

（3）防冻组分：碳酸钾、亚硝酸盐、硝酸盐、氯盐、尿素、甲醇等。其作用是降低水的冰点或破坏冰的晶形，使水泥在负下继续水化，并且在一定时间内达到规定的强度。

（4）引气组分：松香皂类、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐等。其作用是改善混凝土的抗冻性能和和易性，而且对混凝土的耐久性有很大好处。

2 复合防冻剂的掺量对混凝土拌合物各种性能的影响

随着复合防冻剂掺量的增加，混凝土的坍落度、减水率、含气量均增加，随着防冻剂掺量的增加，混凝土泌水率降低，显著改善混凝土拌合物的和易性，降低离析和泌水现象。另外，它可以缩短混凝土凝结时间，当防冻剂掺量4%时，有助于早期抗冻强度的形成。下列图为复合防冻剂的掺量对混凝土拌合物各种性能的影响图（见图 1～图 5）。

图2 防冻剂掺量对含气量的影响

图1 防冻剂掺量对坍落度的影响

图3 防冻剂掺量对减水率的影响

图4 防冻剂掺量对泌水率的影响

图5 防冻剂的掺量对凝结时间的影响

3 复合防冻剂的使用要求

（1）一般来讲，防冻剂的掺量应根据未来一周最低气温定掺量，其掺量与水泥用量百分比如表1所示。

表1 防冻剂掺量与温度的关系

复合防冻剂的推荐掺量为胶凝材料的4—6%。使用方在使用前，应根据施工环境进行实验。早强防冻剂的实际掺量根据施工要求和实验结果确定。

（2）掺高效复合防冻剂的混凝土，宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、水泥标号不低于32.5MPa。水泥存放期超过三个月时，使用前必须进行强度检验，合格后方可使用。

（3）粗、细骨料必须清洁，不得含有冰、雪等冻结物及易冻裂的物质。

（4）混凝土水灰比不宜超过0.5，水泥用量不宜低于300Kg/cm3。强度等级不大于C15的混凝土，其水灰比和最少水泥用量可不受此限制（见表2）。

（5）环境温度低于-10℃时，骨料可移入暖棚或采取加热措施。骨料冻结成块时须加热，加热温度不得高于65℃，并应避免灼热，用蒸汽直接加热骨料带入的水分，应从拌合水中扣除。

（6）混凝土的浇注温度不低于10℃。

（7）有防冻要求的混凝土浇筑后，应立即用一层塑料膜和一层麻袋覆盖养护，其中麻袋覆盖在塑料膜的上面。

（8）拆膜后混凝土的表面温度与环境温度之差大于20℃时，应采用保温材料覆盖。

（9）应采用内衬塑料薄膜的塑料编织袋包装，贮存过程中应防潮、防破损。如产品受潮结块，粉碎过筛（30目筛）方可使用。

4 结论

复合防冻剂可以显著降低混凝土拌合物的离析和泌水现象，改善混凝土拌合物和易性。缩短混凝土的凝结时间，提高混凝土的抗冻性，具有较高的冬期施工性能。掌握其防冻机理并正确使用，可适用于-15℃—-20℃环境中施工的有早强防冻要求的混凝土工程。

[1] 陈建奎．混凝土外加剂原理与应用[M]. 北京：中国计划出版社，2004．

[2] 郭延辉，郭京育，赵霄龙，等. 聚羧酸系高性能减水剂研究与工程应用[M]．北京：中国铁道出版社，2007．

[3] 温金保，祝烨然，王冬，等. 新型无氯早强型防冻剂的研究[J]．新型建筑材料，2006, (6)：37-40．

[4] 宋伟国，陈树仁. HJD-2混凝土防冻剂的研究及应用[J]．低温建筑技术，1997,(1)：41-42．

[5] 阮炯正．如何确定混凝土防冻剂的掺量[J]．混凝土，2001，(1)：29-32．

On the Antifreeze Mechanism and the Construction Requirements of Antifreeze Compound

WANG Chao
(Department of Building and Materials Engineering, Hubei University of Education, Wuhan Hubei 430205, China)

Concrete is the most widely used material in construction,. The durability of concrete which is strongly influenced by its frost resistance has raised great attention.Therefore, improving and developing concrete of good frost resistance has very significant economic and social benefits.Using concrete with antifreeze compound can achieve convenient construction , can conserve energy，can save concrete cost and improve the quality of concrete constructed in winter.It can not only reduce the liquid freezing point of concrete ,but can promote freezing and save water as well.Therefore, understanding the antifreeze mechanism and the construction requirements of antifreeze compound can achieve better technical economic benefit.

Compound; Antifreeze; Antifreeze Mechanism; Construction Requirements

TU528.042.6

A

1009－5160(2011)06－0072－03

王超（1965-），男，高级讲师，硕士，研究方向：复合材料.