對冬季施工中混凝土防凍劑應用的幾點見解

陳小剛

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（45001 4）

0 前言

根據“建筑工程冬期施工規程”(JGJ104)的規定，室外日平均氣溫連續5 d穩定低于5℃即進入冬期施工;當室外日平均氣溫連續5 d穩定高于5℃時解除冬期施工。主體結構冬期施工中如不采取有效措施或措施不當，使混凝土遭受凍害，將會給工程質量造成事故。因此必須根據混凝土凍害的機理和規律，正確使用防凍劑，這對保證工程質量具有十分重要的意義。

能使混凝土在負溫下硬化，并在規定時間內達到足夠防凍強度的外加劑，稱為防凍劑。摻有防凍劑的混凝土可以在負溫下硬化而不需要加熱，最終能達到與常溫養護的混凝土相同的質量水平。主體結構冬期施工時,必須正確認識和使用防凍劑，切實保證主體結構施工質量。

1 防凍劑的特點

防凍劑按其作用方式分別具有三種特點:

1）與水混合后有很低的共溶溫度具有能降低水的冰點而使混凝土在負溫下仍在進行水化的作用。如亞硝酸鈉、氯化鈉。可是一旦因為用量不足或者溫度太低而使混凝土凍結,則仍然會造成凍害，令混凝土最終強度降低。

2）既能降低水的冰點，也能使含該類物質的冰的晶格構造嚴重變形，因而無法形成冰脹應力而破壞水化礦物構造、使混凝土強度受損，如尿素、甲醇。用量不足時，混凝土在負溫下強度停止增長，但轉正溫后對最終強度無影響。

3）雖然其水溶液有很低的共溶溫度，但卻不能使混凝土中水的冰點明顯降低，它的作用在于直接與水泥發生水化反應而加速混凝土凝結硬化，有利于混凝土強度發展，如氯化鈣、碳酸鉀。

這里要注意,防凍劑和防凍組不是同一個概念。防凍劑是外加劑的一種，它由減水組分、防凍組分、引氣組分、有時還摻有早強組分等組成。其作用是使混凝土不僅在負溫下硬化，且使其最終能達到常溫養護的混凝土質量水平。而防凍組分是指一種使混凝土拌合物在負溫環境下,免受凍害的化學物質。

2 防凍劑的適用范圍

1）氯鹽類防凍劑可用于混凝土工程、鋼筋混凝土工程，嚴禁用于預應力混凝土工程,并應符合GBJ 119《混凝土外加劑應用技術規范》的規定；

氯鹽阻銹類防凍劑可用于混凝土、鋼筋混凝土工程中，嚴禁用于預應力混凝土工程,并應符合GBJ 119《混凝土外加劑應用技術規范》的規定；

亞硝酸鹽、硝酸鹽等無機鹽防凍劑嚴禁用于預應力混凝土及與鍍鋅鋼材相接觸的混凝土結構。

2）有機化合物類防凍劑可用于混凝土工程、鋼筋混凝土工程及預應力混凝土工程。

3）有機化合物與無機鹽復合防凍劑及復合型防凍劑可用于混凝土工程、鋼筋混凝土工程及預應力混凝土工程。

含有六價鉻鹽、亞硝酸鹽等有害成分的防凍劑,嚴禁用于飲水工程及與食品相接觸的部位，嚴禁食用。

含有硝銨、尿素等產生刺激性氣味的防凍劑,不得用于辦公、居住等建筑工程。

4）對水工、橋梁及有特殊抗凍融性要求的混凝土工程，應通過試驗確定防凍劑的品種及摻量。

3 防凍劑的主要品種及性能

防凍劑都是由防凍組分、減水劑、引氣劑等幾種功能組分復配而成的。各組分的百分含量隨使用地區的冬季氣溫變化特點而不同，因此防凍劑的地方特色較強,但其中使用的防凍組分卻差不多。

外加劑中的防凍組分有:①亞硝酸鹽有亞硝酸鈉、亞硝酸鈣、亞硝酸鉀。②硝酸鹽有硝酸鈉、硝酸鈣。③碳酸鹽有碳酸鉀。④硫酸鹽有硫酸鈉、硫酸鈣、硫代硫酸鈉。⑤氯鹽有氯化鈉、氯化鈣。⑥氨水。⑦尿素。⑧低碳醇有甲醇、乙醇、乙二醇、1，2丙二醇、甘油。⑨小分子量羧酸的鹽類有甲酸鈣、乙酸鈉、乙酸鈣、丙酸鈉、丙酸鈣、一水乙酸鈣。

4 防凍劑應用技術要點

1）應考慮在負溫環境中混凝土強度的增長。

2）應妥善考慮防凍劑的摻量。

3）應妥善考慮復合防凍劑中其他組分的摻量。

4）防凍劑選用量應符合以下規定:

在日最低氣溫為-5℃，混凝土采用一層塑料薄膜和兩層草袋或其他代用品覆蓋養護時，可采用早強劑或早強減水劑代替；在日最低氣溫為-10℃、-15℃、-20℃，采用上述保溫措施時，可分別采用規定溫度為-5℃、-10℃和-15℃的防凍劑。

5）配制使用防凍劑時應注意:

配制復合防凍劑前，應掌握防凍劑各組分的有效成分、水分及不溶物的含量，配制時應按有效固體含量計算。配制復合防凍劑溶液時，應攪拌均勻，如有結冰或沉淀等現象應分別配制溶液并分別加入攪拌器，不能有沉淀存在，不能有懸浮物、絮凝物存在。產生上述現象說明配方不當，當某些組分發生交互作用，必須找到并調換該組分。

6）氯化鈣與引氣劑或引氣減水劑復合使用時，應先加入引氣劑或引氣減水劑，經攪拌后，再加入氯化鈣溶液。

7）以粉劑形式供應產品時，生產時應謹慎處理最小組分，使其能均勻分散在最大組分中，粗顆粒原料必須先經粉碎后再混合。最終應能全部通過0.63 mm孔徑的篩。

8）儲存液體防凍劑的容器應有保溫或加溫設備。

5 冬期施工中防凍劑使用的摻量要求

冬期施工的混凝土結構工程，應根據混凝土防凍劑的品種，選擇混凝土防凍劑的用量。

①當采用單體防凍組分時，防凍劑最大摻量不得大于以下規定：氯鹽類摻量不得大于拌和水用量的7%;亞硝酸鈉、亞硝酸鈣、硝酸鈉、硝酸鈣摻量均不得大于水泥重量的5%;尿素的摻量不得大于水泥重量的4%；碳酸鉀摻量不得大于水泥重量的10%。

②當使用復合組分的混凝土防凍劑時，應根據產品說明書上規定的溫度、摻量及工藝要求進行選擇，嚴禁隨意調整摻量。

6 混凝土防凍劑使用的注意事項

1）氯鹽類防凍劑:用氯鹽(氯化鈣、氯化鈉)作防凍組分的防凍劑，可用于無筋混凝土工程。

2）氯鹽阻銹類防凍劑:用氯鹽與阻銹劑(亞硝酸鈉等)作防凍組分的防凍劑可用于鋼筋混凝土工程，但不得用于下列結構的鋼筋混凝土。

①相對濕度大于80%環境中使用的結構，處于水位升降部位的結構，露天結構或經常受水淋的結構。②與鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結構，以及有外露預埋鐵件而無防護措施的結構。③與含有酸、堿或硫酸等侵蝕介質相接觸的結構。④經常處于環境溫度為60℃以上的結構。⑤使用冷拉鋼筋或冷拔低碳鋼絲配筋的結構。⑥給排水構筑物薄壁結構、中級和重級工作制吊車的吊車梁、屋架、落錘或鍛錘基礎等結構。⑦電解車間和距高壓直流電源100 m以內的結構。⑧靠近高壓電源，如發電站、變電所的結構。⑨預應力混凝土結構。⑩含有活性集料的混凝土結構。

3）無氯鹽類防凍劑是用非氯鹽類材料作防凍組分的防凍劑，可用于鋼筋混凝土工程和預應力混凝土工程。但有以下防凍組分材料的防凍劑不得用于以下結構。

①硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽類外加劑不得用于預應力混凝土工程，以及鍍鋅鋼材或與鋁鐵相接觸部位的鋼筋混凝土結構。②含有六價鉻鹽、亞硝酸鹽等有毒防凍劑，嚴禁用于飲水工程及食品接觸的部位。

7 摻防凍劑混凝土的攪拌

攪拌混凝土前，應檢查后臺準備情況是否與規范規定和配比單所要求材料相符，并對計量器具進行檢查，以保證原材料計量準確，同時安排專人負責防凍劑的投放。摻防凍劑的混凝土攪拌時間應比平常規定要求延長50%或按有關規范和要求執行。攪拌站質檢員或試驗員應經常檢查后臺的材料與計量情況。

8 混凝土的養護與拆模

混凝土澆筑完畢后，如果是冷混凝土，則可不進行保溫養護;如選擇綜合蓄熱法，則應根據冬期施工熱工計算的要求對混凝土進行保溫養護和測溫，以防混凝土受凍。同時比常溫養護應至少多制作兩組同條件養護的試塊，一組用于檢驗受凍時的混凝土臨界強度；另一組用于檢驗負溫轉常溫養護28 d的混凝土強度。同條件養護試塊應與混凝土結構同等條件養護。在未接到項目部拆模通知單和撤除保溫通知單前，任何人不得擅白拆模和撤除保溫措施。