低溫防凍碾壓混凝土研究

彭榮梅 郜文英

（河北省水利工程局 石家莊 050021）

1 引言

近年來大量的研究結果和工程實踐表明：摻防凍劑是進行冬季混凝土施工的較好措施之一。和“熱工法”比較，它具有設備簡單、使用方便、造價較低、安全可靠的優點，在工業、民用、市政、交通等項建筑中已得到廣泛的應用。

寒冷地區碾壓混凝土筑壩，為加快工程進展，秋末冬初是一個可充分加以利用的較好季節。由于此時光照弱、氣溫低，混凝土拌和物凝結時間大幅度延緩，失水量也顯著降低，其工藝性、整體性將得到明顯改善和增強。但是，由于此時氣溫變化劇烈、冷暖交替，施工中應采取有效措施以預防寒流侵襲。為確保工程質量，碾壓混凝土拌和物必須具有抗凍害的能力。為此，進行了低溫摻防凍劑碾壓混凝土研究。

2 防凍劑品種摻量對碾壓混凝土性能影響比較試驗

2.1 外加劑品種及摻量

根據水工碾壓混凝土在緩凝減水、引氣抗凍方面的特定需求，首先聯摻DH4A與DH9引氣劑。由于無筋素碾壓混凝土沒有氯離子限量要求，在防凍劑品種選擇上，首先考慮價廉量大的氯化鈉（NaCl），摻量為占膠材用量的3%；其次選用不含氯離子、對鋼筋無銹蝕作用的MRT－Ⅱ成品防凍劑，摻量變化為2%、3%、4%。

2.2 比較試驗條件及項目

試驗參照JC475—92《混凝土防凍劑標準》進行，冰箱控制溫度－5℃。

采用石子最大粒徑40mm的二級配碾壓混凝土，水泥用量115kg/m3，粉煤灰用量70 kg/m3，粉煤灰代砂35kg/m3，粉煤灰總摻量48%。DH4A摻量0.5%，DH9摻量0.015%。同拌混凝土試件，分為標準養護28天、90天，裝模后即放入－5℃冰箱養護7天再標準養護90天兩種條件。試驗比較項目主要為抗壓強度。

2.3 試驗結果及分析

不同品種與摻量防凍劑對碾壓混凝土性能影響比較試驗結果見表1。

表2的試驗結果表明：碾壓混凝土摻加3%氯化鈉或2%～4%MRT－Ⅱ防凍劑，均可獲得較好的防凍效果，與標準養護90天試件相比，在－5℃低溫養護7天再標準養護90天的試件，強度不僅未降低反而有所提高，其抗壓強度比為105%左右。隨著MRT－Ⅱ防凍劑摻量增加，兩種養護條件試件的抗壓強度均明顯提高。

3 低溫摻防凍劑碾壓混凝土施工模式試驗

采用摻防凍劑的方法進行負溫條件下的碾壓混凝土施工，其研究成果和工程實例尚不多見。與常態混凝土相比，碾壓混凝土無論在材料組成、設計齡期，還是施工條件及其工藝方面均存在很大差異。

碾壓混凝土多為高摻粉煤灰，各項技術指標均為長設計齡期，以充分利用后期強度，盡量節約水泥。但水泥用量過低，對于冷混凝土所必需的速熱早強要求是不相適應的。在施工方式上，薄層鋪筑將加快混凝土拌和物的熱量散失。在施工過程中，如層間間隔時間過長，層間混凝土受凍也就在所難免。總之，在滿足冬期施工的保溫防凍要求方面，碾壓較混凝土常態混凝土難度更大。

為對上述問題進行探討，進行了低溫摻防凍劑混凝土施工模擬實驗。

表1 不同品種與摻量防凍劑對碾壓混凝土性能影響比較試驗成果

3.1 模擬試驗條件及項目

采用石子最大粒徑80mm的三級配碾壓混凝土，水泥用量70kg/m3，粉煤灰用量 85kg/m3，粉煤灰代砂 25kg/m3，用水量72kg/m3。水膠比0.46，粉煤灰總摻量61%。均摻DH90.01%；為考查防凍劑摻量變化對防凍效果的影響，MRT－Ⅱ摻量分為0%、2%、3%、4%四種。

除制作一次成型的“本體試件”之外，還重點考查了負溫摻防凍劑條件下的層間結合能力，制作分兩次裝模成型的“層間試件”，其層間不做任何處理。

為模擬負溫條件下進行碾壓混凝土施工的實際情況，并與常溫施工條件相比較，試件的制作與初期養護方式分為四種類型。

a.2h（1）－標。為不摻防凍劑的室內標準養護本體試件。出機混凝土室內放置2h后一次裝模成型，標準養護。

b.2h（1/2）－（8+2）h（1/2）－標。為不摻防凍劑的室內標準養護層間試件。出機混凝土室內放置2h后裝模成型1/2，間隔8h后，用已預拌好并放置2h后的混凝土，再裝模成型剩余的1/2，標準養護。

c.負2h（1）－負10h－標。為摻防凍劑的初期負溫受凍本體試件。出機混凝土室外負溫下放置2h后，一次裝模成型，放置10h后再移入室內標準養護。

d.負 2h（1/2）－負（8＋2）h（1/2）－負 15h－標。為摻防凍劑的初期負溫受凍層間試件。出機混凝土室外負溫下放置2h后，裝模成型1/2，間隔8h后，用已預拌好并放置2h后的混凝土，再裝模成型剩余的1/2，試件繼續放置室外負溫受凍15h后，再移入室內標準養護。

混凝土特性比較試驗項目主要有抗壓強度、層間劈裂抗拉強度、層間抗剪強度三項，均為15cm×15cm×15cm立方體試件。

3.2 模擬試驗結果及分析

模擬試驗時正值寒冬季節，室外實測氣溫為－5.5～－1℃。低溫碾壓混凝土施工模擬試驗結果見表2。

由表2試驗結果可見：

a.室內外溫度。混凝土均為室內拌和，室溫14℃左右，出機混凝土11℃左右。混凝土拌和物與成型后試件在室外的受凍氣溫為－1℃～－5.5℃。

b.初期受凍對本（整）體試件的影響。與不摻防凍劑正常成型養護混凝土試件相比，摻MRT－Ⅱ防凍劑2%～4%、出機后受凍2h成型、再受冬10h才標準養護的混凝土試件，其90天齡期抗壓、劈拉強度分別提高5%～22%與3%～31%。MRT－Ⅱ摻量增至3%～4%時，90天齡期抗剪強度提高1%～16%。說明該防凍劑不僅防凍效果較好，且具有激發水泥活性、加速膠材水化的良好效能，從而使混凝土強度大幅度提高。

c.初期受凍對層間試件的影響。與不摻防凍劑正常成型養護的層間間隔8h混凝土試件相比，摻MRT－Ⅱ防凍劑2%～4%、出機后受凍2h成型1/2、再受凍間隔8h后又成型1/2、繼續整體受凍15h才移入室內標準養護的層間試件，90h齡期抗壓強度降低6%～30%；90天齡期劈拉強度降低7%～17%，但降低幅度均隨防凍劑摻量的提高而減少。層間間隔受凍對抗剪強度沒有明顯的影響，90天齡期抗剪強度，在MRT－Ⅱ摻量增至4%時，提高8%。

4 結語

研究結果表明：在氣溫不低于－5℃條件下進行碾壓混凝土施工，摻加適量防凍劑，可起到較好的防凍、增強作用，能夠抵消初期短時（24h）受凍對混凝土產生的不利影響，保證碾壓混凝土鋪筑的正常進行。當然，施工時要注意：混凝土鋪筑完畢后，應及時采取可靠的保溫保濕措施，使水泥水化所必需的溫濕度條件得到保障。

表2 低溫摻防凍劑碾壓混凝土施工模擬試驗結果