浅析公路工程水泥混凝土防冻剂技术应用

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  • 时间:2019-01-02 15:15
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随着各种的公路工程开发实施,考虑到冬季施工会出现因寒冷导致施工效果不佳的现象,混凝土防冻剂技术越来越多被运用公路工程中来。本文从施工的实用性出发,分别介绍了防冻剂的作用机理、主要品种、应用注意事项以及在公路工程中运用防冻剂的技术要点,目的是用好防冻剂,防止使用中出现不应有的质量问题。

公路工程;水泥混凝土;防冻剂;应用技术

1 前言

公路工程都是室外施工,假如在高寒地区或者冬季的低温天气里,进行水泥混凝土的施manbetx手机登录版,manbetx3.0客户端下载,万博手机游戏投注工,其效果是达不到理想的状态的,并且建成后容易出现各种问题。通常水泥的水化反应比较慢,加上寒冷天气,水泥混凝土凝结的强度多少都会受到影响。尤其是温度大约降到-10℃时,水泥中的游离水基本上都已冻结成冰,直接导致水泥的硬化和水化作用完全停止。并且由水转化为固态冰的时候,混凝土的体积会比原来增大10%左右,这会严重破坏到水泥水化物的内部结构,遭到外力碾压时,甚至会导致整体的结构性破坏,因此为避免这些负面情况,在低温情况下进行公路施工,需要在进行水泥混凝土搅拌时,加入适合的防冻剂,让水泥混凝土在相当低的温度下仍然能进行水化和硬化作用。

2 防冻剂的作用原理

2.1 乌拉尔定律

在乌拉尔定律中,显示混凝土在与混合物进行搅拌时,其液相冰点能不能降低,同防冻剂中的摩尔浓度关系极大。在公路水泥混凝土低温操作技术中,首先要保障混凝土水泥水化所需要的液态水,也就是降低冰点,这是低温情况下公路工程施工运用防冻剂先决条件。

2.2 冰晶畸变原理

通常水会在0摄氏度的时候会结冰,这时因为氢键发生作用,水分子的冻胀力非常强,如果在水溶液里加入防冻剂,那么水泥混凝土的拌合物的温度低于0摄氏度就会形成冰状态,由于防冻剂的分子会干扰水分子的氢键作用,混合物形成冰晶体结构细小,呈絮状,能够和液态水共存,宏观上看,这种状态十分松软,其冻胀力大大降低。比如NaNO2、Na2SO4、Ca( NO3)2等的降冻胀力能力都比较强。

2.3 液灰比平衡原理

因为在混凝土混合物里掺入防冻剂,温度降低到0摄氏度以下,其混合物中的液相水开始结冰。在温度继续下降到负温下,混合物中水的液相冰晶体的硬度和浓度均变大,冰点降低,因为水泥混凝土在新的负温度下,可以达到一种新的平衡状态,这种情况下混凝土呈现冰液共存的状态,促使水泥能继进行水化作用,若加入混凝土的防冻剂量不变,可以保持混凝土在一定范围的温度里液相的浓度也能保持不变,水泥进行水化所需的水能够从融化的冰力获取,这种理论就是液灰比平衡原理。

3 manbetx手机登录版,manbetx3.0客户端下载,万博手机游戏投注 防冻剂的主要品种

目前,应用于我国公路工程水泥混凝土施工中的防冻剂主要有早强防冻剂、防冻剂以及复合型防冻剂等品种。

3.1 早强防冻剂

早强防冻剂通常是由含有机化学成份的防冻剂和早强剂复配而成,或者是由早强剂与无机盐防冻剂复配而成的。

3.2 防冻剂

3.2.1 含醋酸钠、尿素、三乙醇胺、氨水、甲醇等有机化学成份为防冻组分的防冻剂。

3.2.2 强电解质无机盐类①含氯化钠、氯化钙等组分的防冻剂;②含有阻锈组分,并以氯盐为防冻组分的复合防冻剂;③含亚硝酸盐、硫酸钠、硝酸盐、碳酸钾、硫代硫酸钠等无机盐为防冻组分的防冻剂。

3.3 复合型防冻剂

复合型防冻剂是采用各类引气剂和高效减水剂复配制成的。

应用防冻剂的注意事项

3.3.1 若防冻剂内含亚硝酸盐,是严禁用在预应力的混凝土结构中。

3.3.2 一般内含强电解质无机盐的防冻剂须遵循有关要求才能应用于水泥混凝土中,这是由于强电解质无机盐会削弱混凝土的耐用性。

3.3.3 内含尿素、硝铵等刺激性气味的防冻剂,必须禁止于公民居住、办公、公用场所以及医院等人群集中的场所。

3.3.4 含有亚硝酸盐、六价铬盐等有害物质的防冻剂,必须禁止用于严禁用于与食品接触、饮水等有关工程。

4 施工中防冻剂施工应用

4.1 选用防冻剂的温度要求

4.1.1 当日气温在0~- 5℃之间,水泥混凝土运用一些保温材料以及塑料薄膜来覆盖进行养护时,可加入一定量的早强型外加剂;

4.1.2 当日最低气温为- 5~- 10℃、- 10~- 15℃或- 15~- 20℃,可分别采用- 5℃、- 10℃、- 15℃的防冻剂;

4.1.3 一般在公路工程的施工中使用的最低温度可以比规定的温度再低5℃。

4.2 负温施工掺防冻剂混凝土的原材料选择

4.2.1 在负温情况下,公路施工选用的混凝土应优先考虑使用水化反应迅速、发热量大或早强高的水泥类型。例如道路硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等品种的水泥;另外,一些早期强度增长速度慢、初期强度过低的水平品种,如火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等,使用这些品种的水泥易让成型的混凝土结构遭受冻害,因此在负温情况下,不宜使用这些品种的水泥;一些大体积的混凝土工程是禁用R型水泥或者硫铝酸盐水泥,是因为这两种品种的水泥水化热过高且集中,容易引起大体积的混凝土开裂。

4.2.2 无论是粗细的集料都不能掺入冰块雪屑等冻结物以及容易让混凝土开裂的物质。一来这样会降低混合物拌合时会增加水量从而降低了温度,使得混合物的强度也跟着降低;二来拌合物里掺杂着杂质,并不符合公路行业的相关材料标准。

4.2.3 要加入防冻剂的混凝土所选用的水泥原材料宜用普通硅酸盐水泥以及硅酸盐水泥。通常水泥存放超过3个月,则需要在使用前进行强度检测,潮湿结块等的原材料状态时不能使用的。

4.3 防冻混凝土的配合比设计

加入防冻剂的混凝土会因为引气剂而引起砂浆总体积变大,所以其砂率肯定比普通水泥混凝土降低2%~3% ,因此,在进行砂率与水与防冻剂的比例计算时,不能忽略防冻剂引起的气体体积;另外当水泥混凝土在拌合时,有抗盐冻性或抗冰冻的要求时,水灰比例最好不超过0.50或者0.45,水泥用量最少不能低于300 kg /m3。大体积混凝土的最小水泥用量应根据实际情况而定。

4.4 防冻混凝土运输及浇筑

4.4.1 在进行混凝土浇筑前,需要将模板和钢筋上的垃圾或者冰块雪屑清理干净,避免降低混凝土的粘合力,造成开裂;浇筑、运输防冻混凝土的容器需要设置保温措施;避免直接使用蒸汽机融化冰块飞,防止再次结冰。

4.4.2 在浇筑水泥混凝土的过程控制在15分钟之内,并且注意塑料薄膜和保温材料对水泥混凝土结构表面覆盖养生。

4.5 防冻混凝土负温养生。

在低温条件下,对新造混凝土进行养生,除了在在表面洒水,还要用专门的塑料薄膜进行保温覆盖,如果在高寒地区,混凝土底层可以用泡沫塑料铺垫。此外,混凝土的养生方式还有蒸汽养生、红外养生、电磁加热(模)养生等。

5 防冻混凝土的质量控制

以上所强调的施工中防冻剂施工应用以及应用要求,都是为了保障水泥混凝土的质量。在浇筑之后,对水泥混凝土进行温度控制的过程中,测温探头需要深入水泥混凝土100~150 mm之间,在未到达受冻临界强度之前,需要每两个小时测量一次温度,到达之后,每6个小时测温一次。此外在按标准对混凝土进行28天养生之后,还要进行水泥混凝土的强度测试,选一组混凝土作为样本测查强度和含气量。

6 结语

当前,我国处于比较大规模的公路等基础建设阶段,本文通过研究防冻剂的品种、应用的注意事项、具体的施工应用要点以及质量控制等问题,突出了使用防冻剂的优势,在低温高寒地区也可以正常施工,长期下来,不但提高了工程的建设质量,也推动了经济效益的发展,最终为提高我国公路基础建设的质量作出重要的贡献。

参考文献

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