負(fù)溫井壁混凝土用多功能防凍劑的研究

　　摘  要：為了使負(fù)溫井壁混凝土能夠在負(fù)溫條件下凝結(jié)與硬化，并滿足其各項(xiàng)性能要求，采用高效

　　減水劑+防凍劑+早強(qiáng)劑+引氣劑復(fù)合的技術(shù)路線，通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)復(fù)配了適應(yīng)負(fù)溫早強(qiáng)流態(tài)井

　　壁混凝土的復(fù)合多功能防凍劑。結(jié)果表明：針對(duì)負(fù)溫混凝土，影響強(qiáng)度的主要因素是高效減水組分 的摻量，而影響凝結(jié)時(shí)間的主要因素是防凍組分的摻量，綜合考慮混凝土所處環(huán)境等因素后，最終 確定各組分摻量之間的最佳配比。復(fù)合防凍劑的摻量為水泥質(zhì)量的4．5％，可起到減水、早強(qiáng)、防 凍及抗凍的作用。

　　關(guān)鍵詞：防凍劑；負(fù)溫混凝土；高效減水劑；引氣劑

　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU37    文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A    文章編號(hào)：0253—2336(2008)04—0028—04

　　淮南地區(qū)井壁建設(shè)項(xiàng)目中，由于井壁混凝土始終處于恒定負(fù)溫，因此解決混凝土在恒定負(fù)溫條件下的凝結(jié)硬化問(wèn)題尤為突出，解決這個(gè)問(wèn)題一方面可以采取保溫措施，避免混凝土早期受凍，另外就  是混凝土本身能在負(fù)溫條件下凝結(jié)硬化，防止混凝土的凍害，方法主要是研制}昆凝土復(fù)合外加劑，同時(shí)需要外加劑為混凝土提供早強(qiáng)、流態(tài)等要求。

　　本文采用引氣減水組分、防凍組分、高效減水組分、早強(qiáng)組分來(lái)復(fù)配，復(fù)配的重點(diǎn)是解決防凍、早強(qiáng)、減水、引氣組分的合理?yè)搅恳约跋嗷ブg的相容性，此外，盡可能的減少對(duì)混凝土的工作性能、力學(xué)及耐久性能的負(fù)面影響，真正達(dá)到提高早期強(qiáng)度、防凍、抗凍等目的[1-3]

　　1  復(fù)合多功能防凍劑的原料。

　　A引氣減水劑(木鈣粉)；B防凍劑(亞硝鈉)；c高效減水劑(NF高效減水劑)；D早強(qiáng)劑硫酸鈉)。

　　2正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案[2-4]

　　2．1  影響因素

　　水泥采用鳳陽(yáng)產(chǎn)32．5級(jí)的普通硅酸鹽水瀝 試驗(yàn)測(cè)得的指標(biāo)符合要求。砂子采用的是細(xì)度模；

　　為2．89的河砂，屬中砂。石子為龍崗地區(qū)碎石粒徑為5～25 mm連續(xù)級(jí)配，壓碎指標(biāo)為9．45?；炷涟韬陀盟疄樽詠?lái)水。外加劑按正交設(shè)計(jì)的9種試驗(yàn)方案添加。

　　2. 2試驗(yàn)情況及結(jié)果分析

　　首先對(duì)擬采用的外加材料進(jìn)行全面分析，初步組合．并借助相關(guān)試驗(yàn)將次要成分的品種、摻量固

　　定將主要的4種外加劑按照L9(34)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行混凝土性能試驗(yàn)。

　　按照《混凝土防凍劑》(JC478—92)的要求隨料、拌和、澆筑、振搗混凝土，控制混凝土入隨度在10℃左右，坍落度(80±10)mm，以 f1,f2,f3,f4,f5,f6,f0，工以及凝結(jié)時(shí)間作為試驗(yàn)指標(biāo)其中f1,f2,f3分別表示受檢混凝土在規(guī)定負(fù)溫條件下(一5℃)養(yǎng)護(hù)3，7，28 d后從低溫箱中取出，并常溫化凍5 h后進(jìn)行抗壓試驗(yàn)的實(shí)測(cè)強(qiáng)度．MPa；f4，f6為受檢混凝土在規(guī)定負(fù)溫條件下 (-5℃)養(yǎng)護(hù)7 d后再轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)條件下(20± 3)℃養(yǎng)護(hù)28 d和56 d后的抗壓實(shí)測(cè)強(qiáng)度，MPa；f5 為基準(zhǔn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d后的實(shí)測(cè)強(qiáng)度， MPa：工為摻用外加劑的混凝土在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d的抗壓實(shí)測(cè)強(qiáng)度，MPa。因素與水平見(jiàn)表1。

　　基準(zhǔn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度f(wàn)5為31．2 MPa；受檢混凝土的含氣量在4．5％～5．5％。 基準(zhǔn)混凝土的用水量為185 kg/m3。，含氣量為2．1％(體積分?jǐn)?shù))。極差的計(jì)算：K1 K2 K3  R的計(jì)算方法以與A組分對(duì)應(yīng)的一列為例：與f1對(duì)應(yīng)的K1 K2 K3  分別是A引氣減水劑(水鈣粉) 摻量選擇水平1，2，3時(shí)對(duì)應(yīng)的工之和，R是Ki (i=1，2，3)值之間的最大差值。

　　混凝土凝結(jié)時(shí)間測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。通過(guò)試驗(yàn)分析可以看出，影響強(qiáng)度的主要因素是C組分摻量，然后依次是A組分摻量、D組分摻量、B組分摻量，原因在于在混凝土養(yǎng)護(hù)早期由于C和A組分的減水作用，減少混凝土拌和物單位用水量，在減水的同時(shí)還存在D組分早強(qiáng)效果，能提高混凝土的早期強(qiáng)度，在強(qiáng)度繼續(xù)發(fā)展的后期，由于B組分即抗凍組分的降低冰點(diǎn)作用，使混凝土的水化反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，同時(shí)由于A組分的引氣作用， 使混凝土內(nèi)部形成合理的抗凍孔結(jié)構(gòu)，保證了強(qiáng)度在負(fù)溫條件下的發(fā)展，從強(qiáng)度考慮選用A3B2C3D2 為復(fù)配方案。通過(guò)對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間(初凝和終凝)的測(cè)定說(shuō)明：第3組、第5組、第7組，混凝土的凝結(jié)時(shí)間較短，通過(guò)分析4種外加劑的作用原理認(rèn)為影響混凝土凝結(jié)時(shí)間的主要因素是D組分、B組分，然后是A組分以及C組分，但從總體上看，凝結(jié)時(shí)間的長(zhǎng)短受各個(gè)組分之間比例關(guān)系的制約，從凝結(jié)時(shí)間考慮宜選用第7組A，B。csD：為復(fù)配方案，綜合考慮強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間要求，本文以強(qiáng)度為第一出發(fā)點(diǎn)，因此在凝結(jié)時(shí)間方案的基礎(chǔ)之上適當(dāng)增加了B組分的摻量，最終復(fù)合方案按照A382C3D2進(jìn)行。[Page]

　　3  復(fù)合多功能防凍劑的檢驗(yàn)[2]

　　檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。表5中，抗壓強(qiáng)度比為受檢混凝土規(guī)定齡期強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)

　　28 d的強(qiáng)度之比式中，R。，R：，R，，R。分別表示受檢混凝土標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d、負(fù)溫養(yǎng)護(hù)7 d、負(fù)溫養(yǎng)護(hù)7 d轉(zhuǎn)正溫標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d和負(fù)溫養(yǎng)護(hù)7 d轉(zhuǎn)正溫標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)56 d的強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d的強(qiáng)度之比：

　　基準(zhǔn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度f(wàn)5=31.2 MPa，凝結(jié)時(shí)間差是以基準(zhǔn)混凝土作對(duì)比：摻有復(fù)合外加劑的受檢各齡期混凝土強(qiáng)度值為： f0=44．7 MPa，f2=18.9 MPa，f6=31．6 MPa，

　　MPa。

　　檢驗(yàn)表明：

　　1)按(JC475—92)的要求對(duì)復(fù)合外加劑行技術(shù)性能檢驗(yàn)的結(jié)果可以說(shuō)明，在外加劑摻量4。5％水泥質(zhì)量且混凝土的坍落度為80 mm時(shí)， 凝土的含氣量為5％左右，其強(qiáng)度及其他各項(xiàng)性均達(dá)到或超過(guò)(JC475—92)的要求。

　　2)復(fù)合外加劑主要通過(guò)改善混凝土的內(nèi)部構(gòu)來(lái)形成抗凍結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的抗凍劑相比，對(duì)混土的耐久性、后期強(qiáng)度損傷較小。

　　3)復(fù)合而成的高效外加劑對(duì)改善負(fù)溫混凝拌和物的和易性，提高負(fù)溫混凝土早期強(qiáng)度及負(fù)混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、耐腐蝕性具有明顯用。

　　4)通過(guò)對(duì)復(fù)配的高效復(fù)合外加劑系統(tǒng)的試表明該復(fù)合外加劑適宜配制負(fù)溫早強(qiáng)流態(tài)井壁混土。

　　4復(fù)合多功能防凍劑的特點(diǎn)

　　通過(guò)對(duì)復(fù)配的復(fù)合外加劑各個(gè)組分的性能進(jìn)行分析，確定其品種以及合理的摻量，再使用正交表來(lái)安排正交試驗(yàn)分析各個(gè)因素對(duì)混凝土性能的影確定主次因素，然后利用凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)綜合考慮出復(fù)合外加劑最優(yōu)的復(fù)合方案。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)復(fù)配的復(fù)合型外加劑具有以下特點(diǎn)：

　　1)減水率大、泌水小。對(duì)鳳陽(yáng)32．5級(jí)普通硅酸鹽水泥來(lái)說(shuō)，水泥凈漿減水率達(dá)到了37％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了一般外加劑的減水率，達(dá)到了高效減水劑的減水率。

　　對(duì)水泥用量小，坍落度大的大流動(dòng)性混凝土有較小的泌水率；對(duì)水泥用量小，坍落度小的塑性混凝土基本不泌水。而基準(zhǔn)混凝土在水泥用量少，坍落度不大時(shí)，就有較多水泌出；當(dāng)水泥用量多，坍  落度大，就有嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。

　　2)流動(dòng)性經(jīng)時(shí)損失小。在使用鳳陽(yáng)32.5級(jí)普通酸鹽水泥的情況下，1 h之內(nèi)損失最大在18.9%左右。    ’

　　3)對(duì)負(fù)溫早強(qiáng)有利。從防凍混凝土性能試驗(yàn)方法檢驗(yàn)外加劑的結(jié)果來(lái)看，摻外加劑混凝土在坍落度達(dá)80 mm左右、含氣量在5％左右的情況下，各齡期的強(qiáng)度，尤其早期強(qiáng)度明顯高于技術(shù)指標(biāo)的

　　要求。

　　5  結(jié)    論

　　研制的復(fù)合多功能防凍劑由4種組分構(gòu)成，滿足負(fù)溫井壁混凝土早強(qiáng)、防凍的施工要求，與普通  的復(fù)合防凍劑相比，改善了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，形成了細(xì)小、密閉的孔結(jié)構(gòu)，從而阻斷了連通混凝土內(nèi)部毛細(xì)管的通道，提高其抗?jié)B性、抗凍性等耐久性，對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕，且經(jīng)濟(jì)性較好。

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　　[4]  本書(shū)編寫(xiě)組．正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法：Mj．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979．