【摘 要】 根據水灰比原理討論了冬期施工中如何簡捷準確計算單位混凝土中防凍劑用量的方法,在此基礎上,以用水量為準則,用來指導實際工程中防凍劑的應用,該方法的原理是,在負溫混凝土中防凍劑的摻量應隨水灰比的降低而減少,不應該是隨水泥用量增加而增大。
【關鍵詞】 防凍劑;摻量;冬期施工;用水量原則
【中圖分類號】 TU52812
【文獻標識碼】 B
【文章編號】 1001 - 6864(2006) 04 - 0150 - 02
冬期施工混凝土表現的復雜化及流態化,已被工程實踐所證實,第一點為混凝土的應用向高等級發展,表現過程為W／C 減少,用水量減少或水泥用量增加;第二點混凝土拌制后呈高流態化施工,表現為高效減水劑的應用及礦物摻和料的應用,此時,混凝土的配合比表現為上述組分固定模式,但在冬期施工中采用防凍劑的負溫混凝土則應另外加入防凍劑,這樣研究防凍劑的摻量問題就顯得十分重要。
1 防凍劑摻量的表示
我國防凍劑的應用是向前蘇聯學習的結果,由于20 世紀50 年代～70 年代混凝土施工技術的落后,多分散在工地作業,用簡單的重量法表示即防凍劑的摻量為占水泥重百分數即可,此法便于準確稱量、施工方便故一直沿用至今,但仔細研討起來,此種表示方法是否合理,尤其在現在混凝土多為軟基相,膠結材及水泥相應增多的條件下,是值得懷疑的,舉例說明,如在C20 級混凝土中,水泥用量為310kg／m3 ,采用黑龍江省低溫所中試廠生產的WN -D 型復合防凍劑施工, - 10 ℃時占水泥重6 % , -15 ℃時占水泥重9 % ,則每立方米混凝土中應摻入18．6kg( - 10 ℃) 與27．9kg ( - 15 ℃) ,很顯然,在C40級混凝土中,水泥用量已達440kg／m3 。試驗證明, -10 ℃摻入26．4kg／m3 及- 15 ℃摻入39．6kg／m3 ,混凝土的強度將會大幅度降低,究其原因是310kg／m3 水泥用量的混凝土W／C 為0．60～0．65 ,而440kg／m3 水泥用量的混凝土WPC 為0．50～0．55 ,此時,用水量減少,防凍劑液相濃度過大,防凍劑用量過多而導致混凝土強度下降,從這一角度來說,防凍劑摻量又應表示為占水重百分比。
2 防凍劑摻量如何估算
文獻[1 ]在研究前蘇聯允許成冰率學說的基礎上給出的防凍劑摻量計算公式:
式中:α———防凍劑摻量,占水泥重%;
CK ———與冰平衡的防凍劑溶液的最終濃度,重量%;
W／C ———水灰比;
I ———允許成冰率, %;
dt ———原始水溶液密度,gPcm3 。
若為應用方便,考慮t 溫度時,防凍劑為某一固定摻量,如WN - D 在- 10 ℃摻6 % ,防凍劑的液相濃度應為Ct ,則(1) 式可以表示(2) 式:
按照庫茲明的最佳允許成冰率說,當摻防凍劑的混凝土內部含有50 %的冰時,防凍劑能將這些冰岐化,并改變冰晶晶型及大幅度降低冰的凍脹應力,此時,混凝土強度不會受影響,且防凍劑摻量達到最佳值,故(2) 式轉化為(3) 式:
而文獻[2 ]借助于(3) 式的思想,給出了比(3) 式計算及應用上更方便的公式:
式中:β———水泥品種影響系數,硅酸鹽及普通硅酸鹽水泥為1 ;礦渣硅酸鹽水泥大于1 ,由試驗確定;
K ———防凍劑摻量系數;
T ———環境負溫溫度值,實際應為防凍劑設計溫度值。
而(4) 式說明,防凍劑的摻量與防凍劑的負溫設計溫度及W／C 成正比,這也就是說,在防凍劑的規定負溫溫度下,養護溫度越低防凍劑摻量越大,W／C越小,防凍劑摻量越小,這符合現代混凝土發展的實際情況,公式的思想是正確的。
3 WN - D 型防凍劑摻量估算
3．1 WN - D 型防凍劑系由多種防凍組分、引氣組分、早強組分、減水組分等復配而成,可摻入混凝土為C20～C60 級,其摻量及其試驗結果列于表1。
此時,采用的試驗參數為
(1) 普硅水泥305kg／m3 ,W／C = 0160 ,中砂,卵石,配合比為1∶212∶4124
(2) - 15 ℃,摻量910 %強度發展規律f cu , - i = 0. 134 f cu ,028 + 0. 01535Df cu ,028
3．2 不同水灰比時摻量估算按公式(4) ,取β= 1 ,計算參數- 15 ℃,9 %; -10 ℃,6 %; - 5 ℃,3 % ,WPC = 0. 60 ,則K 值計算列于表3。
由表3 則可計算出不同混凝土設計等級,在不同負溫下WN - D 防凍劑的摻量(以占水泥重表示)列于表4。
按照表4 驗算的每立方米混凝土中防凍劑的最大摻量,當WPC = 0160 時,C20 等級的混凝土, C =310kg／m3 ,WN - D 摻量2719kgPm3 < 30kg／m3 ;當W／C= 0140 時,C45 等級混凝土, C = 470kgPm3 ,WN - D摻量2812kg／m3 < 30kg／m3 ;滿足WN - D 在負溫混凝土中的使用要求。同時,表4 也能較好地反映出防凍劑確應隨水泥用量增多而下降的規律,這樣工地應用時,只需查表4 ,便可使用。
4 結語
4．1 防凍劑的摻量按占水泥重量表示時,其摻量是隨水泥用量增加而增大,這不符合實際負溫混凝土情況,當防凍劑摻量按占水重表示時,表現為與W／C 成正比,即WPC 降低,防凍劑摻量減小,這符合實際負溫混凝土情況。
4．2 工程上采用WN - D 型防凍劑施工時,當氣溫在- 5～ - 15 ℃時,從C20～C40 級范圍內可按W／C的變化進行計算,防凍劑的摻量隨WPC 降低而減少, - 15 ℃時,防凍劑的摻量變化于占水泥重910 %～610 %之間,且不超過30kg／m3 與WN - D 型防凍劑實際應用情況符合,可以指導施工。
參考文獻
[1 ] 陳建奎1 混凝土外加劑的原理與應用[M] . 北京:中國計劃出版社,19971
[2 ] 阮炯正1 如何確定混凝土防凍劑的摻量[J ] . 混凝土,2001 , (1) :29～311
[3 ] 朱衛中,鈕長仁,項玉璞,等1 摻防凍劑混凝土工程冬期施工技術教程[R] . 哈爾濱:黑龍江省寒地建筑科學研究院教材,2000 ,33～631
