冬期施工混凝土表现的复杂化及流态化,已被工程实践所证实,点为混凝土的应用向高等级发展,表现过程为WPC减少,用水量减少或水泥用量增加;第二点混凝土拌制后呈高流态化施工,表现为高效减水剂的应用及矿物掺和料的应用,此时,混凝土的配合比表现为上述组分固定模式,但在冬期施工中采用防冻剂的负温混凝土则应另外加入防冻剂,这样研究防冻剂的掺量问题就显得十分重要。
1防冻剂掺量的表示
我国防冻剂的应用是向前苏联学习的结果,由于20世纪50年代~70年代混凝土施工技术的落后,多分散在工地作业,用简单的重量法表示即防冻剂的掺量为占水泥重百分数即可,此法便于准确称量、施工方便故一直沿用至今,但仔细研讨起来,此种表示方法是否合理,尤其在现在混凝土多为软基相,胶结材及水泥相应增多的条件下,是值得怀疑的,举例说明,如在C20级混凝土中,水泥用量为310kgPm3,采用黑龙江省低温所中试厂生产的WN-D型复合防冻剂施工,-10e时占水泥重6%,-15e时占水泥重9%,则每立方米混凝土中应掺入1816kg(-10e)与2719kg(-15e),很显然,在C40级混凝土中,水泥用量已达440kgPm3。试验证明,-10e掺入2614kgPm3及-15e掺入3916kgPm3,混凝土的强度将会大幅度降低,究其原因是310kgPm3水泥用量的混凝土WPC为0160~0165,而440kgPm3水泥用量的混凝土WPC为0150~0155,此时,用水量减少,防冻剂液相浓度过大,防冻剂用量过多而导致混凝土强度下降,从这一角度来说,防冻剂掺量又应表示为占水重百分比。
2防冻剂掺量如何估算
在研究前苏联允许成冰率学说的基础上给出的防冻剂掺量计算公式:
式中:A--防冻剂掺量,占水泥重%;
CK--与冰平衡的防冻剂溶液的最终浓度,重量%;
W/C--水灰比;
I--允许成冰率,%;
dt--原始水溶液密度,gPcm3。
若为应用方便,考虑t温度时,防冻剂为某一固定掺量,如WN-D在-10e掺6%,防冻剂的液相浓度应为Ct,则(1)式可以表示(2)式:
按照库兹明的允许成冰率说,当掺防冻剂的混凝土内部含有50%的冰时,防冻剂能将这些冰岐化,并改变冰晶晶型及大幅度降低冰的冻胀应力,此时,混凝土强度不会受影响,且防冻剂掺量达到值,故(2)式转化为(3)式:
借助于(3)式的思想,给出了比(3)式计算及应用上更方便的公式:
借助于(3)式的思想,给出了比(3)式计算及应用上更方便的公式:
式中:B-水泥品种影响系数,硅酸盐及普通硅酸盐水泥为1;矿渣硅酸盐水泥大于1,由试验确定;
K-防冻剂掺量系数;
T-环境负温温度值,实际应为防冻剂设计温度值。
而(4)式说明,防冻剂的掺量与防冻剂的负温设计温度及WPC成正比,这也就是说,在防冻剂的规定负温温度下,养护温度越低防冻剂掺量越大,WPC越小,防冻剂掺量越小,这符合现代混凝土发展的实际情况,公式的思想是正确的。
3 WN-D型防冻剂掺量估算
WN-D型防冻剂系由多种防冻组分、引气组分、早强组分、减水组分等复配而成,可掺入混凝土为C20~C60级,其掺量及其试验结果列于表1。
不同水灰比时掺量估算按公式(4),取B=1,计算参数-15e,9%;-10e,6%;-5e,3%,WPC=0.60,则K值计算列于表3。
由表3则可计算出不同混凝土设计等级,在不同负温下WN-D防冻剂的掺量(以占水泥重表示)列于表4。
按照表4验算的每立方米混凝土中防冻剂的掺量,当WPC=0160时,C20等级的混凝土,C=310kgPm3,WN-D掺量2719kgPm3<30kgPm3;当WPC=0140时,C45等级混凝土,C=470kgPm3,WN-D掺量2812kgPm3<30kgPm3;满足WN-D在负温混凝土中的使用要求。同时,表4也能较好地反映出防冻剂确应随水泥用量增多而下降的规律,这样工地应用时,只需查表4,便可使用。
4结语
（1）防冻剂的掺量按占水泥重量表示时,其掺量是随水泥用量增加而增大,这不符合实际负温混凝土情况,当防冻剂掺量按占水重表示时,表现为与WPC成正比,即WPC降低,防冻剂掺量减小,这符合实际负温混凝土情况。
（2）工程上采用WN-D型防冻剂施工时,当气温在-5~-15e时,从C20~C40级范围内可按WPC的变化进行计算,防冻剂的掺量随WPC降低而减少,-15e时,防冻剂的掺量变化于占水泥重910%~610%之间,且不超过30kgPm3与WN-D型防冻剂实际应用情况符合,可以指导施工。
标签：防冻剂
