溫度每降低1℃，水泥的水化反應(yīng)速率約降低5％～7％，在1～0℃范圍內(nèi)水泥的活性急劇降低，水化作用緩慢。一般在溫度低于0℃的某個(gè)范圍時(shí)，游離水開(kāi)始結(jié)冰。溫度下降到-15℃左右時(shí)，游離水幾乎全部結(jié)冰，致使水泥的水化和硬化wq停止。當(dāng)液態(tài)水轉(zhuǎn)化為固態(tài)水晶時(shí)，其體積約增大9％，使商品混凝土產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并造成骨料與水泥顆粒的相對(duì)位移及內(nèi)部水分向負(fù)溫表面遷移，在商品混凝土內(nèi)部形成冰聚體而引起局部結(jié)構(gòu)破壞。

一、防凍劑作用機(jī)理

商品混凝土拌合物澆注后之所以能逐漸凝結(jié)硬化，直至獲得最終強(qiáng)度，是由于水泥水化作用的結(jié)果。水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配置比有關(guān)外，還與外界溫度密切相關(guān)。

溫度升高，水化作用加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)加快，而當(dāng)溫度降低到0℃時(shí)，存在于商品混凝土中的水有一部分開(kāi)始結(jié)冰，逐漸由液相(水)變?yōu)楣滔?/span>(冰)，這時(shí)參與水泥水化作用的水減少了，水化作用減慢，強(qiáng)度增長(zhǎng)相應(yīng)變慢。溫度繼續(xù)降低，商品混凝土強(qiáng)度不再增長(zhǎng)。

防凍劑的作用在于降低拌合物冰點(diǎn)，細(xì)化冰晶，使商品混凝土在負(fù)溫下保持一定數(shù)量的液相水，使水泥緩慢水化，改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，從而使凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。

二、防凍劑的成分組成

1、早強(qiáng)組分：加速商品混凝土的凝結(jié)硬化，使之盡快達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度；在達(dá)到臨界強(qiáng)度以后，加快商品混凝土硬化速度，克服負(fù)溫、低溫造成的強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢現(xiàn)象。

2、引氣組分：在商品混凝土內(nèi)引入微米級(jí)的細(xì)小氣泡，作用：

①切割，封閉商品混凝土內(nèi)的連通孔到，減輕凍脹是的裂紋擴(kuò)展。

②引入的大量氣泡起到膨脹“緩沖器”的作用，吸收冰晶膨脹應(yīng)力，減輕凍害。

3、減水組分：

①減少拌合水，從而減少游離水總量，從根本上減少可凍冰的含量，xc凍脹內(nèi)因；

③通過(guò)減水成分的分散作用，釋放包裹水，xc劣質(zhì)水泡，使粗大冰晶轉(zhuǎn)化為細(xì)小冰晶，優(yōu)化水泥水化環(huán)境，減輕脹凍壓力。

4、防凍組分：

多為一些有降低冰點(diǎn)作用的無(wú)機(jī)鹽，在連續(xù)降溫過(guò)程中保持商品混凝土內(nèi)始終有一定液相水存在，使水泥水化能持續(xù)進(jìn)行。

三、防凍劑對(duì)新拌商品混凝土性能的影響

1、新拌商品混凝土和易性

防凍劑的大量摻用并不能提高商品混凝土的流動(dòng)性和防止固體顆粒的體積，因?yàn)榉纼鰟┲械母鹘M分都能起到加速水泥凝固作用，而且大量摻加防凍劑會(huì)在增大商品混凝土液相黏度的同時(shí)降低液相溫度。

當(dāng)防凍劑與強(qiáng)阻凝劑、塑化劑復(fù)配或者亞硝酸鈉、氨水、胺與其他弱速凝劑或阻凝劑復(fù)配時(shí)，商品混凝土流動(dòng)性提高。

防凍劑尤其是鈣鹽防凍劑具有弱的減水效果，與標(biāo)準(zhǔn)商品混凝土相比w／c降低3％～5％而不影響商品混凝土工作性；化鈣，亞硝酸鈣和化鈉復(fù)配作為防凍組分的防凍劑同樣具有弱的減水作用。

2、商品混凝土的凝固

以化鈣，碳酸鉀等為防凍組分的防凍劑會(huì)減少商品混凝土的凝結(jié)時(shí)間。因此，當(dāng)商品混凝土需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸時(shí)，即使在低溫情況下，防凍劑必須與有機(jī)或無(wú)機(jī)阻凝劑復(fù)配使用。

3、水泥水化熱

摻防凍劑的商品混凝土，不論在任何溫度下，水泥水化過(guò)程中均產(chǎn)生大量水化熱；這是由于防凍劑縮短水泥水化誘導(dǎo)期，促進(jìn)水泥早期水化和早期水化放熱。水泥水化放熱導(dǎo)致更多的冰融化形成水，有利于水泥水化。

此外，為滿足冬期商品混凝土熱能需要，必須掌握摻防凍劑商品混凝土的水化熱數(shù)據(jù)。水泥水化放熱量的大小取決于商品混凝土的礦物組成和水泥表面積。

四、抗凍劑對(duì)硬化商品混凝土性能的影響

1、商品混凝土強(qiáng)度

大多數(shù)防凍劑對(duì)水泥膠體微結(jié)構(gòu)，孔結(jié)構(gòu)，水泥膠體和骨科的黏結(jié)區(qū)有影響，防凍劑對(duì)水泥膠體物理機(jī)械性能的影響最明顯。商品混凝土拌合以后，低溫下水泥的水化過(guò)程需要一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間，因此商品混凝土的硬化較慢。

2、商品混凝土的彈性

彈性是商品泵送機(jī)械性能的一個(gè)重要方面。彈性模量則是表征商品混凝土結(jié)構(gòu)敏捷感程度的一個(gè)參考。摻防凍劑商品混凝土的彈性提高，而摻碳酸鉀防凍劑的商品混凝土具有較低的彈性模量。

3、鋼筋商品混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度

防凍劑對(duì)鋼筋與商品混凝土的結(jié)合沒(méi)有影響或提高其結(jié)合強(qiáng)度0％－20％。

4、商品混凝土碳化

防凍劑同塑化劑復(fù)配可以使商品混凝土致密化因此降低了碳化速度。例如，使用碳化鉀作防凍劑時(shí)，溶液中生成的碳化鈣和水合碳酸鋁可以堵塞孔洞。

5、堿－骨料反應(yīng)

含可水解鈉鹽或碳酸鉀的防凍劑禁止用于可能發(fā)生堿骨料反應(yīng)的商品混凝土工程。防凍劑復(fù)合減水劑和引氣劑的使用，可以降低商品混凝土液相的堿性。鈣鹽防凍劑不會(huì)導(dǎo)致堿－骨料膨脹，因?yàn)殁}鹽防凍劑與無(wú)定形硅形成微溶于水的硅酸鈣覆蓋在骨科表面形成一層保護(hù)膜，防止了反映的進(jìn)一步發(fā)生。

6、加重鋼筋銹蝕

防凍劑可以分成三類：阻銹防凍劑，不會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕，包括亞硝酸鈉、亞硝酸鈣和硝酸鈣的復(fù)配物，當(dāng)鋼筋有足夠厚度的商品混凝土保護(hù)時(shí)，阻銹功能{zj0}；第二類防凍劑包括碳酸鉀，硝酸鈣，尿素等；第三類防凍劑包括氧化鈣和化鈉。實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，當(dāng)亞硝酸鈣與化鈣的質(zhì)量比大于0.5的溶液對(duì)鋼筋可以起到阻銹作用。

7、商品混凝土的抗凍性

鈣鹽和有機(jī)胺防凍劑均可提高商品混凝土的抗凍害能力，改善商品混凝土的孔結(jié)構(gòu)，增加水泥膠體與骨科的作用范圍并阻止商品混凝土中液體的結(jié)冰。

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