無氯低堿復合防凍劑的研制

韓 越 張新東 牛新平 王 成

(塔里木大學水利與建筑工程學院，新疆，阿拉爾，843300)

在我國三北地區，冬季時間長，有時為了工期等原因，混凝土冬期施工必不可少，為保證寒冷條件下冬期混凝土質量，常使用防凍劑。

1 QSFD-1復合防凍劑組分

通過對冬期混凝土發生凍害的分析[1]，QSFD-1復合防凍劑組分包括減水組分、防凍組分、早強組分、引氣組分、緩凝組分。

1.1 減水組分

減水組分的作用在于減少混凝土拌合用水，降低水凍結時產生的凍脹應力；同時，降低水灰比也有利于提高混凝土強度。常用的減水組分有木質素磺酸鹽及萘系、氨基磺酸鹽等高效減水劑[2]。

1.2 防凍組分

防凍組分的作用在于降低混凝土中水的冰點或加速混凝土的凝結。常用的防凍組分有鈉鹽、鉀鹽、尿素、甲醇等。

1.3 早強組分

早強組分的作用在于提高混凝土早期強度，使其盡快達到抗凍臨界強度。常用的早強組分為氯鹽、硫酸鹽、亞硝酸鹽、三乙醇胺等。

1.4 引氣組分

引氣組分的作用在于往混凝土內部引入一定量的氣泡，抑制或削弱混凝土泌水，并為冰凍及滲透壓力提供一定的緩沖空間。常用松香熱聚物、烷基苯磺酸鹽等。

1.5 緩凝組分

緩凝組分的作用在于延緩混凝土的水化反應，延緩混凝土凝結時間，使混凝土較長時間保持塑性。常用葡萄糖酸鈉、磷酸鹽等。

2 試驗材料及方法

2.1 試驗材料

水泥，青松水泥P.O42.5；碎石5～10 mm占40%；10～25 mm占60%；中砂細度模數2. 70；拌合用水采用自來水；防凍劑組分(萘系高效減水劑A，無機鹽B+C，松香熱聚物D、葡萄糖酸鈉E)

2.2 試驗方法

混凝土凝結時間及坍落度試驗；混凝土物理力學性能試驗。

2.3 試驗指標

在保證混凝土凝結時間及坍落度符合施工要求的前提下，測試混凝土標養7 d、28 d抗壓強度(R7、R28)、負溫養護7 d、負溫養護7 d后轉標養28 d的抗壓強度(R-7、R-7+28)作為試驗指標[3]。

2.4 混凝土配合比

基準混凝土配合比水泥：砂：石：水=1:2. 38:3. 88:0. 54，摻防凍劑配合比水泥：砂：石：水:防凍劑=1:2. 38:3. 88:0. 37:0. 025。

3 正交試驗方案設計

3.1 試驗因素及水平

選定防凍劑中各組分含量為試驗因素，安排五因素四水平的正交試驗，試驗因素及水平見表1。

表1 試驗因素與水平

3.2 正交試驗方案與試驗結果

選用L16(45)正交表進行試驗設計，試驗方案與試驗結果見表2。

表2 試驗方案與試驗結果

續表2 試驗方案與試驗結果

3.3 試驗結果分析

從試驗結果來看，各組合坍落度合適，凝結時間適宜；各齡期強度分析見表3。

表3 抗壓強度試驗結果分析

續表3 抗壓強度試驗結果分析

T為因素試驗結果之和；

t為因素試驗結果之和的均值；

R為t值中的最大值與最小值之差。

T值最大的為最優水平，主次因素按極差大小排列。

從試驗結果來看，影響R7的較優水平是A4B4C1D4E2，影響R28的較優水平為A4B4C1D2E2，影響R-7的較優水平為A4B4C1D3E2，影響R-7+28的較優水平為A4B2C1D2E4。

選取最優組合為A4B4C1D2E2。

圖1 R7影響因素分析

圖4 R-7+28影響因素分析

圖3 R-7影響因素分析

4 結語

4.1 本得合防凍劑無氯、低堿，主要組分有減水組分、防凍組分、早強組分、引氣組分、緩凝組分。

4.2 通過正交試驗，確定了QSFD-1復合防凍劑組分的最優組合。

4.3 采用此配方的防凍劑拌合的混凝土坍落度合適，凝結時間適宜，便于混凝土施工。

4.4 實驗表明，QSFD-1復合防凍劑具有一定的減水性和早強性，具有較好的防凍能力，適宜于在負溫下混凝土施工。

[1] 郎需嶺.談混凝土防凍劑的原理及使用[J].山西建筑,2004(4):61-62.

[2] 馬保國.一種多功能復合型防凍劑FD—1的研制[J].武漢理工大學學報,2002(11):1-4.

[3] 金峰.現代混凝土外加劑研發與應用技術標準大全[M].北京:銀聲音像出版社,2004.