【摘 要】 根據(jù)水灰比原理討論了冬期施工中如何簡(jiǎn)捷準(zhǔn)確計(jì)算單位混凝土中防凍劑用量的方法,在此基礎(chǔ)上,以用水量為準(zhǔn)則,用來指導(dǎo)實(shí)際工程中防凍劑的應(yīng)用,該方法的原理是,在負(fù)溫混凝土中防凍劑的摻量應(yīng)隨水灰比的降低而減少,不應(yīng)該是隨水泥用量增加而增大。
【關(guān)鍵詞】 防凍劑;摻量;冬期施工;用水量原則
【中圖分類號(hào)】 TU52812
【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 B
【文章編號(hào)】 1001 - 6864(2006) 04 - 0150 - 02
冬期施工混凝土表現(xiàn)的復(fù)雜化及流態(tài)化,已被工程實(shí)踐所證實(shí),第一點(diǎn)為混凝土的應(yīng)用向高等級(jí)發(fā)展,表現(xiàn)過程為W／C 減少,用水量減少或水泥用量增加;第二點(diǎn)混凝土拌制后呈高流態(tài)化施工,表現(xiàn)為高效減水劑的應(yīng)用及礦物摻和料的應(yīng)用,此時(shí),混凝土的配合比表現(xiàn)為上述組分固定模式,但在冬期施工中采用防凍劑的負(fù)溫混凝土則應(yīng)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(guó)防凍劑的應(yīng)用是向前蘇聯(lián)學(xué)習(xí)的結(jié)果,由于20 世紀(jì)50 年代～70 年代混凝土施工技術(shù)的落后,多分散在工地作業(yè),用簡(jiǎn)單的重量法表示即防凍劑的摻量為占水泥重百分?jǐn)?shù)即可,此法便于準(zhǔn)確稱量、施工方便故一直沿用至今,但仔細(xì)研討起來,此種表示方法是否合理,尤其在現(xiàn)在混凝土多為軟基相,膠結(jié)材及水泥相應(yīng)增多的條件下,是值得懷疑的,舉例說明,如在C20 級(jí)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(chǎn)的WN -D 型復(fù)合防凍劑施工, - 10 ℃時(shí)占水泥重6 % , -15 ℃時(shí)占水泥重9 % ,則每立方米混凝土中應(yīng)摻入18．6kg( - 10 ℃) 與27．9kg ( - 15 ℃) ,很顯然,在C40級(jí)混凝土中,水泥用量已達(dá)440kg／m3 。試驗(yàn)證明, -10 ℃摻入26．4kg／m3 及- 15 ℃摻入39．6kg／m3 ,混凝土的強(qiáng)度將會(huì)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(shí),用水量減少,防凍劑液相濃度過大,防凍劑用量過多而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降,從這一角度來說,防凍劑摻量又應(yīng)表示為占水重百分比。
2 防凍劑摻量如何估算
文獻(xiàn)[1 ]在研究前蘇聯(lián)允許成冰率學(xué)說的基礎(chǔ)上給出的防凍劑摻量計(jì)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(yīng)用方便,考慮t 溫度時(shí),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(yīng)為Ct ,則(1) 式可以表示(2) 式:
按照庫(kù)茲明的最佳允許成冰率說,當(dāng)摻防凍劑的混凝土內(nèi)部含有50 %的冰時(shí),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(yīng)力,此時(shí),混凝土強(qiáng)度不會(huì)受影響,且防凍劑摻量達(dá)到最佳值,故(2) 式轉(zhuǎn)化為(3) 式:
而文獻(xiàn)[2 ]借助于(3) 式的思想,給出了比(3) 式計(jì)算及應(yīng)用上更方便的公式:
式中:β———水泥品種影響系數(shù),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(yàn)確定;
K ———防凍劑摻量系數(shù);
T ———環(huán)境負(fù)溫溫度值,實(shí)際應(yīng)為防凍劑設(shè)計(jì)溫度值。
而(4) 式說明,防凍劑的摻量與防凍劑的負(fù)溫設(shè)計(jì)溫度及W／C 成正比,這也就是說,在防凍劑的規(guī)定負(fù)溫溫度下,養(yǎng)護(hù)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(xiàn)代混凝土發(fā)展的實(shí)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(qiáng)組分、減水組分等復(fù)配而成,可摻入混凝土為C20～C60 級(jí),其摻量及其試驗(yàn)結(jié)果列于表1。
此時(shí),采用的試驗(yàn)參數(shù)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(qiáng)度發(fā)展規(guī)律f cu , - i = 0. 134 f cu ,028 + 0. 01535Df cu ,028
3．2 不同水灰比時(shí)摻量估算按公式(4) ,取β= 1 ,計(jì)算參數(shù)- 15 ℃,9 %; -10 ℃,6 %; - 5 ℃,3 % ,WPC = 0. 60 ,則K 值計(jì)算列于表3。
由表3 則可計(jì)算出不同混凝土設(shè)計(jì)等級(jí),在不同負(fù)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(yàn)算的每立方米混凝土中防凍劑的最大摻量,當(dāng)WPC = 0160 時(shí),C20 等級(jí)的混凝土, C =310kg／m3 ,WN - D 摻量2719kgPm3 < 30kg／m3 ;當(dāng)W／C= 0140 時(shí),C45 等級(jí)混凝土, C = 470kgPm3 ,WN - D摻量2812kg／m3 < 30kg／m3 ;滿足WN - D 在負(fù)溫混凝土中的使用要求。同時(shí),表4 也能較好地反映出防凍劑確應(yīng)隨水泥用量增多而下降的規(guī)律,這樣工地應(yīng)用時(shí),只需查表4 ,便可使用。
4 結(jié)語
4．1 防凍劑的摻量按占水泥重量表示時(shí),其摻量是隨水泥用量增加而增大,這不符合實(shí)際負(fù)溫混凝土情況,當(dāng)防凍劑摻量按占水重表示時(shí),表現(xiàn)為與W／C 成正比,即WPC 降低,防凍劑摻量減小,這符合實(shí)際負(fù)溫混凝土情況。
4．2 工程上采用WN - D 型防凍劑施工時(shí),當(dāng)氣溫在- 5～ - 15 ℃時(shí),從C20～C40 級(jí)范圍內(nèi)可按W／C的變化進(jìn)行計(jì)算,防凍劑的摻量隨WPC 降低而減少, - 15 ℃時(shí),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(shí)際應(yīng)用情況符合,可以指導(dǎo)施工。
參考文獻(xiàn)
[1 ] 陳建奎1 混凝土外加劑的原理與應(yīng)用[M] . 北京:中國(guó)計(jì)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(wèi)中,鈕長(zhǎng)仁,項(xiàng)玉璞,等1 摻防凍劑混凝土工程冬期施工技術(shù)教程[R] . 哈爾濱:黑龍江省寒地建筑科學(xué)研究院教材,2000 ,33～631
