谈液体低碱无氯早强防冻剂的研究与应用

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

[ 摘要] 介绍了液体低碱无氯早强防冻剂的基本组分、作用机理及其相互作用效果，解决了液体防冻剂在低温下结晶或沉淀的问题，验证了防冻剂中添加引气成分无明显效果，该早强防冻剂只需掺加约1%(折算成固体)就可实现在-15℃以内进行混凝土连续施工。

0 前言

在冬季施工中，由于混凝土自身的特点，寒冷的冬季气候对混凝土工程的质量影响很大。新浇筑的混凝土对温度非常敏感，在低温条件下混凝土强度的增长相当缓慢。如果混凝土温度降至水的冰点以下，水泥水化反应停止，而且，混凝土一旦冻结，即使其后给以适宜的温度养护，也会对混凝土的强度、耐久性等性能带来不利影响，贻害未来。

早强防冻剂能使混凝土在负温下硬化，并在规定的时间内达到足够的防冻强度。资料显示，目前国内外常用的防冻剂主要是氯盐、亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐、尿素等，以及它们的复合物。这些防冻剂均能降低水的冰点，并能使混凝土在负温下发展强度，但它们掺量均较高，对混凝土的耐久性等会产生不同程度的不利影响，如C1- 导致钢筋锈蚀，K+、Na+ 产生碱骨料反应，混凝土绝缘性下降，表面产生盐析长毛现象，有些防冻剂还能释放出NH3 等有毒气体，对室内环境造成严重污染等。因此解决以无机盐为主要成分的防冻剂存在的问题，研究低掺量低碱无氯早强防冻剂对发展绿色高性能混凝土具有非常重要的现实意义。

1 基本成分及其作用机理

1.1 催化组分

该组分采用的是三乙醇胺，它不参与水泥的水化反应，而是起催化作用，能加速水泥中C3A 水化形成钙矾石的过程，从而使混凝土在较短的时间内形成强度骨架，尽快达到抗冻临界强度，增强混凝土抵御冻害的能力。同时水泥早期的快速水化，使混凝土内大部分可冻的自由水变成了不可冻的化合水，从而也减少了可冻水的数量。

另外，三乙醇胺在冻结期间能减轻冰晶的破坏作用，在融解期又能促进水泥深入水化而提高后期强度。

1.2 促凝早强组分

该组分能使混凝土在较低的环境温度下，促进水泥的水化进程，在单位时间内形成较多水化产物，并参与水泥的水化作用，与水化铝酸钙反应产生不溶于水的络合物，形成强度骨架，缩短初、终凝时间，加快早期强度的发展，使混凝土在尽可能短的时间内达到抗冻临界强度，从而减少因突然降温对混凝土造成冻害的可能性。与三乙醇胺协同作用，早强效果更显著。

1.3 防冻组分

该组分同时具备三个作用：①早强作用，它能加速水泥的水化，迅速减少可冻水的数量，促进混凝土强度的快速发展，从而使混凝土在较短的时间内达到抗冻临界强度，减少因突然降温对混凝土造成冻害的可能性。②防冻作用，它能大幅度降低水的冰点，使混凝土在一定负温下保持液态水存在，以保证水泥持续水化的基本条件。③使冰的晶格构造严重变形，因而无法形成冻胀应力而破坏水化矿物构造，使混凝土强度受损。另外，该组分能使防冻剂用量不足时，使混凝土在负温下虽然强度停止增长，但在转正温后对最终强度无不利影响。

1.4 高效减水组分

高效减水剂选用硫酸钠含量不超过3%的萘磺酸盐甲醛缩合物与氨基磺酸盐的复合物，这样做的目的是：①在有效掺量比较少的情况下，获得较高的减水率；②在不复合缓凝剂的情况下能保持混凝土拌合物的坍落度经时损失比较小，从而避免影响混凝土的正常输送和早期强度发展；③能使液体外加剂在较低的环境温度下，不产生结晶体或沉淀物，并且粘度不增加，从而有利于搅拌站外加剂添加系统的正常工作。

在防冻剂中掺加高效减水成分，能使混凝土拌合物达到规定稠度的需水量大大减少，亦即减少了可冻水(冰冻的内因)的数量，防冻组分在水中的浓度也提高了，水的冰点进一步降低，同时细化了毛细孔径，从而降低毛细管水的冰点，保证了水泥正常水化的进行，增强混凝土的防冻能力。