混凝土防凍泵送劑應用中幾個問題的探討

薛躍強，孫淑芹，孟銳，黎思幸

（1.北京天潤建設有限公司混凝土分公司，北京　102209；2.北京虎躍混凝土有限公司，北京　100076；3.北京東方新綠科技發展有限公司，北京　102200）

混凝土防凍泵送劑應用中幾個問題的探討

薛躍強1，孫淑芹1，孟銳2，黎思幸3

（1.北京天潤建設有限公司混凝土分公司，北京102209；2.北京虎躍混凝土有限公司，北京100076；3.北京東方新綠科技發展有限公司，北京102200）

本文介紹了混凝土防凍劑產品的概念、防凍組分和作用。通過對防凍型泵送劑適用標準的討論，對當前防凍泵送劑在市場和應用中存在的問題提出了看法和建議。

防凍泵送劑；防凍組分；技術標準

0　前言

冬期混凝土施工通常采用蓄熱法和摻加防凍劑等方法來保證混凝土免受凍害。研究如何提高防凍劑質量和正確使用防凍劑，對保證工程施工質量具有十分重要的意義。

混凝土防凍劑是冬季負溫條件下施工摻用的外加劑。摻用防凍劑能在規定溫度下，顯著降低混凝土的冰點，細化冰晶，使混凝土的液相不凍結或保持一定數量的液相水，保證水泥的水化作用，并在一定的時間內獲得預期強度，混凝土在低溫下不至于凍脹而受損破壞。臨界強度理論認為水泥水化到一定程度時混凝土中所含的水一部分用于水化，而使混凝土達到一個最小臨界強度，待溫度升高時強度持續增長并達到設計強度。混凝土中的水分子可以被較有序地吸附在毛細管內壁和各種水化產物內部，形成了早期抗凍臨界強度的結構機理，摻入防凍劑目的就是降低自由水的冰點使水泥的水化繼續進行，而使混凝土達到這樣的臨界強度。

目前，商品混凝土已經在全國范圍內包括大中小城市及城鎮都得到了普及，冬季施工時從技術上需要防凍型泵送劑，或者減水劑+防凍劑雙摻。市場上的復合防凍劑實際上就是防凍型泵送劑或者叫防凍型減水劑，其中均含有降低冰點的組分、減水組分、改善毛細孔結構的組分、促進水泥早強的組分等。

1　常用的防凍成分及選擇

可作為混凝土防凍劑的防凍組分很多，按其成分可分為無機鹽類、水溶性有機化合物類、復合類。無機鹽類：以亞硝酸鹽、硝酸鹽等無機鹽為防凍組分的外加劑；有機化合物類：以醇類等有機化合物為防凍組分的外加劑；復合類：以有機或無機防凍組分，再復合早強、引氣、減水等組分的外加劑。

按照所起的作用分，一類化學品與水共溶后能降低水的冰點溫度，使混凝土在負溫下仍能進行水化，如硝酸鈉、氯化鈉等。但是用量不足會使混凝土凍結，仍然會造成凍害。另一類是既能降低水的冰點，也能使冰的晶格構造嚴重變形，無法形成凍脹應力破壞水化礦物構造而導致混凝土強度受損，如尿素，甲醇等。

各種防凍組分主要有：氯化鈉、氯化鈣、亞硝酸鹽、硝酸鹽、甲醇，尿素（室外），乙二醇，三乙醇胺，甲酸鈣，硫酸鈉、硫氰酸鈉等。其中：（1）氯化鈉、氯化鈣等會引起鋼筋銹蝕，縮短鋼筋混凝土使用使命；（2）為防止混凝土堿集料反應，行業及地方標準均要求對混凝土堿含量進行限制，因此金屬鹽被禁止或者在量上需大幅減少；（3）GB 18588-2001《室內裝飾裝修材料混凝土外加劑中釋放氨的限量》對釋放氨限量的要求，氨含量限制被納入強制性認證。按上述規定，氯鹽、尿素將被排除在外，鈉鹽基本上被禁止使用，雖然甲醇防凍效果較好，也沒有明確列入被強制限制的行列，但其實也對環境的危害性很大，其他一些防凍性組分則價格較高，如乙二醇、亞硝酸鈣等，因此可選的防凍組分不但少而且貴，正說明了好的防凍劑產品成本高是毋庸置疑的。

2　防凍劑組分復合的討論

對于復合型防凍泵送劑，減水組分的絕對量幾乎不變，即不隨氣溫變化，而防凍組分一般隨氣溫降低而增加，混凝土強度等級對減水和防凍的要求是變化的：如高強度等級混凝土單位水泥用量大，達到受凍臨界強度的時間就短，不需要很多的防凍組分、卻需要更多的減水組分。上述多因素致使減水劑和防凍劑恰當的匹配有難度，往往造成防凍組分的不足或浪費，說明采用減水劑與防凍劑復合的方法在某種程度上是不盡合理的。如當年流行的膨脹劑和減水劑雙組分復合產品（HEA）被禁也是同樣道理。

把防凍劑、泵送劑分別單獨作為產品，在摻用泵送劑的同時再對防凍劑進行大坍落度試驗則可以解決好偏離實際的問題，操作起來更為合理些。

3　防凍劑摻量的討論

防凍劑在實際應用中，摻量對性能具決定性的作用，足夠的含量及摻量才能保證免受凍害。一般地，防凍劑的摻量是依據外加劑廠提供的產品說明書中確定的參考用量，并經過試驗判定防凍組分在不同溫度下的摻量。

根據前述，影響復合型防凍泵送劑摻量的因素主要體現在氣溫條件和混凝土強度等級兩方面。氣溫是逐漸變化的，從 0℃～-5℃～-10℃～-15℃～-20℃ 溫度時間段所需的產品或者摻量實際是可變的，廠家也往往使用階梯型的產品或調節摻量來適應需要。但這樣會給型式檢測、使用者的質量檢驗、使用方法等帶來難度。

再談談目前市場上防凍劑的合理摻量問題。最早的研究論文及出版的書籍，報道防凍劑的摻量多在總膠量 2%～5%（固含）范圍，對寒冷地區甚至更高。而目前復合型防凍泵送劑的摻量普遍被減小了，特別是華北地區，比如北京、天津地區，減水劑與防凍劑復合后的摻量被混凝土或者外加劑商家確定為 1.5%～2.5%，部分商混企業到冬季居然要求摻量與夏秋季純泵送劑一樣，并且價格不變。不要以為造成防凍劑摻量下降是技術提高了，而純粹是人為降低成本造成的。很明顯，低摻量低價格的防凍劑，含有的防凍組分少了又少（減去約 1.5%～2%的泵送劑成分后僅剩余 0%～0.5%的防凍組分），防凍效果從何保證？惡劣的市場競爭狀況，必將導致外加劑廠家在夾縫中生存、產品質量下降。建筑質量，百年大計，有關部門應深入開展市場調研和技術研究，結合國家相關標準規范及時給出針對性的控制措施。

4　復合型防凍泵送劑適用標準的討論

目前，商品泵送混凝土幾乎占據了混凝土工程中的全部。市場上幾乎都不單獨使用減水劑和防凍劑，而是使用復合型泵送防凍劑。技術標準仍是獨立套用 JC 473-2001《混凝土泵送劑》和 JC 475-2004《混凝土防凍劑》標準。由于冬季泵送混凝土在施工中坍落度大，而按 JC 475-2004《混凝土防凍劑》控制基準混凝土和受檢混凝土的坍落度(80±10)mm ，受檢混凝土的水灰比就比基準混凝土大幅減少而提高了相對強度，無疑就高估了防凍泵送劑的防凍能力，導致的結果是對防凍型泵送劑的要求大幅度降低了。

2012 年 8 月 1 日起建筑工業行業標準 JG/T 377—2012《混凝土防凍泵送劑》正式實施，為防凍泵送劑的產品質量評價提供了一個新的技術依據。該標準規定的試驗配合比為：水泥用量為 360kg/m3、砂率為 43%～47%，坍落度為 (210±10)mm 左右。筆者認為該標準更貼合了工程實際情況，認真執行該標準能更好的約束復合型防凍劑企業提高產品質量。

在執行新標準時，也存在幾個問題需要引以注意：（1）該標準仍然有基準混凝土作為對比，而基準混凝土為不摻外加劑和純水泥的流態混凝土，實際上不摻外加劑、純水泥的混凝土在坍落度 (210±10)mm 時幾乎難有好的和易性可言，因此達到需要的流動性時用水量不敏感，非常難以確定。希望研究改“不摻減水劑”為“摻用某減水率減水劑”作為基準混凝土的可能性；（2）需注意引導對標準的理解。即便是同水膠比條件下，大坍落度混凝土的防凍能力要比低坍落度混凝土差很多，因此采用 JG/T 377-2012《混凝土防凍泵送劑》，滿足防凍要求的產品質量會比滿足 JC 475-2004《混凝土防凍劑》標準高，而市場上已經多年執行 JC 475-2004《混凝土防凍劑》，為滿足新標準將必然導致同等摻量條件下防凍劑成本有較大增加。有關方面應重視這些技術問題，防止市場、產品成本、質量的相互背離，各種標準之間的矛盾或混亂。

5　結論

（1）防凍劑的組分選擇受堿、氯、氨各種技術限制，具有較好防凍效果、危害性小的優質防凍劑產品防凍組分可選擇范圍小、產品成本高。

（2）防凍型泵送劑的防凍組分和減水組分的用量難以較好匹配影響摻量的氣溫、設計強度、質量檢測等因素，說明采用減水劑與防凍劑復合的方法在某種程度上是不盡合理的。

（3）市場上對復合型泵送防凍劑的低摻量不合理要求，是導致質量低劣產品的主要原因。應深入開展市場調研和技術研究，采取合理的針對性控制措施。

（4）復合型防凍泵送劑坍落度大，采用 JG/T 377—2012《混凝土防凍泵送劑》更貼近工程實際情況，但該標準對防凍劑的要求比 JC 475-2004《混凝土防凍劑》標準更高，合格防凍劑的成本會有較大增加，建議有關方面重視這些技術問題，防止市場、技術與產品質量、成本的相互背離，執行新技術標準時出現的突出矛盾。

[1] 熊大玉，王小虹．混凝土外加劑．化學工業出版社，北京：2002，1．

[2] 潘科峰，王子明．混凝土防凍劑配制新思路．低溫建筑技術，200，04．

[3] 王龍志，陳國華．淺談混凝土防凍泵送劑行業標準以及工程應用，商品混凝土．2013，01．

［通訊地址］北京昌平區北七家鎮平西府北京天潤建設有限公司混凝土分公司（102209）

Discussion on several problems of concrete anti-freezing and pumping admixture application

Xue Yueqiang1, Sun Shuqin1, Mengrui2, Li Sixng3
(1.Beijing Tianrun construction Co., Ltd. concrete branch company, Beijing 102209; 2.Beijing Huyue concrete Co., Ltd. Beijing 100076; 3.Beijing Oriental Greenth technology development Co., Ltd. Beijing 102200)

The concept of concrete antifreeze admixture ,component and function was introduced in this paper. Through the discussion of anti-freezing pumping agent applicable standards, the viewpoint and suggestions to the problems existing in the current market and applications of anti-freezing and pumping agent are presented.

anti-freezing and pumping admixture; antifreeze component; technical standard

薛躍強（1964-)，男，北京，工程師。