无氯低碱复合防冻剂的研制

韩 越 张新东 牛新平 王 成

(塔里木大学水利与建筑工程学院，新疆，阿拉尔，843300)

在我国三北地区，冬季时间长，有时为了工期等原因，混凝土冬期施工必不可少，为保证寒冷条件下冬期混凝土质量，常使用防冻剂。

1 QSFD-1复合防冻剂组分

通过对冬期混凝土发生冻害的分析[1]，QSFD-1复合防冻剂组分包括减水组分、防冻组分、早强组分、引气组分、缓凝组分。

1.1 减水组分

减水组分的作用在于减少混凝土拌合用水，降低水冻结时产生的冻胀应力；同时，降低水灰比也有利于提高混凝土强度。常用的减水组分有木质素磺酸盐及萘系、氨基磺酸盐等高效减水剂[2]。

1.2 防冻组分

防冻组分的作用在于降低混凝土中水的冰点或加速混凝土的凝结。常用的防冻组分有钠盐、钾盐、尿素、甲醇等。

1.3 早强组分

早强组分的作用在于提高混凝土早期强度，使其尽快达到抗冻临界强度。常用的早强组分为氯盐、硫酸盐、亚硝酸盐、三乙醇胺等。

1.4 引气组分

引气组分的作用在于往混凝土内部引入一定量的气泡，抑制或削弱混凝土泌水，并为冰冻及渗透压力提供一定的缓冲空间。常用松香热聚物、烷基苯磺酸盐等。

1.5 缓凝组分

缓凝组分的作用在于延缓混凝土的水化反应，延缓混凝土凝结时间，使混凝土较长时间保持塑性。常用葡萄糖酸钠、磷酸盐等。

2 试验材料及方法

2.1 试验材料

水泥，青松水泥P.O42.5；碎石5～10 mm占40%；10～25 mm占60%；中砂细度模数2. 70；拌合用水采用自来水；防冻剂组分(萘系高效减水剂A，无机盐B+C，松香热聚物D、葡萄糖酸钠E)

2.2 试验方法

混凝土凝结时间及坍落度试验；混凝土物理力学性能试验。

2.3 试验指标

在保证混凝土凝结时间及坍落度符合施工要求的前提下，测试混凝土标养7 d、28 d抗压强度(R7、R28)、负温养护7 d、负温养护7 d后转标养28 d的抗压强度(R-7、R-7+28)作为试验指标[3]。

2.4 混凝土配合比

基准混凝土配合比水泥：砂：石：水=1:2. 38:3. 88:0. 54，掺防冻剂配合比水泥：砂：石：水:防冻剂=1:2. 38:3. 88:0. 37:0. 025。

3 正交试验方案设计

3.1 试验因素及水平

选定防冻剂中各组分含量为试验因素，安排五因素四水平的正交试验，试验因素及水平见表1。

表1 试验因素与水平

3.2 正交试验方案与试验结果

选用L16(45)正交表进行试验设计，试验方案与试验结果见表2。

表2 试验方案与试验结果

续表2 试验方案与试验结果

3.3 试验结果分析

从试验结果来看，各组合坍落度合适，凝结时间适宜；各龄期强度分析见表3。

表3 抗压强度试验结果分析

续表3 抗压强度试验结果分析

T为因素试验结果之和；

t为因素试验结果之和的均值；

R为t值中的最大值与最小值之差。

T值最大的为最优水平，主次因素按极差大小排列。

从试验结果来看，影响R7的较优水平是A4B4C1D4E2，影响R28的较优水平为A4B4C1D2E2，影响R-7的较优水平为A4B4C1D3E2，影响R-7+28的较优水平为A4B2C1D2E4。

选取最优组合为A4B4C1D2E2。

图1 R7影响因素分析

图4 R-7+28影响因素分析

图3 R-7影响因素分析

4 结语

4.1 本得合防冻剂无氯、低碱，主要组分有减水组分、防冻组分、早强组分、引气组分、缓凝组分。

4.2 通过正交试验，确定了QSFD-1复合防冻剂组分的最优组合。

4.3 采用此配方的防冻剂拌合的混凝土坍落度合适，凝结时间适宜，便于混凝土施工。

4.4 实验表明，QSFD-1复合防冻剂具有一定的减水性和早强性，具有较好的防冻能力，适宜于在负温下混凝土施工。

[1] 郎需岭.谈混凝土防冻剂的原理及使用[J].山西建筑,2004(4):61-62.

[2] 马保国.一种多功能复合型防冻剂FD—1的研制[J].武汉理工大学学报,2002(11):1-4.

[3] 金峰.现代混凝土外加剂研发与应用技术标准大全[M].北京:银声音像出版社,2004.