负温井壁混凝土用多功能防冻剂的研究

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摘 要：为了使负温井壁混凝土能够在负温条件下凝结与硬化，并满足其各项性能要求，采用高效

减水剂+防冻剂+早强剂+引气剂复合的技术路线，通过正交试验设计复配了适应负温早强流态井

壁混凝土的复合多功能防冻剂。结果表明：针对负温混凝土，影响强度的主要因素是高效减水组分 的掺量，而影响凝结时间的主要因素是防冻组分的掺量，综合考虑混凝土所处环境等因素后，最终 确定各组分掺量之间的最佳配比。复合防冻剂的掺量为水泥质量的4．5％，可起到减水、早强、防 冻及抗冻的作用。

关键词：防冻剂；负温混凝土；高效减水剂；引气剂

中图分类号：TU37 文献标志码：A 文章编号：0253—2336(2008)04—0028—04

淮南地区井壁建设项目中，由于井壁混凝土始终处于恒定负温，因此解决混凝土在恒定负温条件下的凝结硬化问题尤为突出，解决这个问题一方面可以采取保温措施，避免混凝土早期受冻，另外就 是混凝土本身能在负温条件下凝结硬化，防止混凝土的冻害，方法主要是研制}昆凝土复合外加剂，同时需要外加剂为混凝土提供早强、流态等要求。

本文采用引气减水组分、防冻组分、高效减水组分、早强组分来复配，复配的重点是解决防冻、早强、减水、引气组分的合理掺量以及相互之间的相容性，此外，尽可能的减少对混凝土的工作性能、力学及耐久性能的负面影响，真正达到提高早期强度、防冻、抗冻等目的[1-3]

1 复合多功能防冻剂的原料。

A引气减水剂(木钙粉)；B防冻剂(亚硝钠)；c高效减水剂(NF高效减水剂)；D早强剂硫酸钠)。

2正交设计试验方案[2-4]

2．1 影响因素

水泥采用凤阳产32．5级的普通硅酸盐水沥 试验测得的指标符合要求。砂子采用的是细度模；

为2．89的河砂，属中砂。石子为龙岗地区碎石粒径为5～25 mm连续级配，压碎指标为9．45。混凝土拌和用水为自来水。外加剂按正交设计的9种试验方案添加。

2. 2试验情况及结果分析

首先对拟采用的外加材料进行全面分析，初步组合．并借助相关试验将次要成分的品种、掺量固

定将主要的4种外加剂按照L9(34)设计方案进行混凝土性能试验。

按照《混凝土防冻剂》(JC478—92)的要求随料、拌和、浇筑、振捣混凝土，控制混凝土入随度在10℃左右，坍落度(80±10)mm，以 f1,f2,f3,f4,f5,f6,f0，工以及凝结时间作为试验指标其中f1,f2,f3分别表示受检混凝土在规定负温条件下(一5℃)养护3，7，28 d后从低温箱中取出，并常温化冻5 h后进行抗压试验的实测强度．MPa；f4，f6为受检混凝土在规定负温条件下 (-5℃)养护7 d后再转入标准条件下(20± 3)℃养护28 d和56 d后的抗压实测强度，MPa；f5 为基准混凝土标准条件下养护28 d后的实测强度， MPa：工为掺用外加剂的混凝土在标准条件下养护28d的抗压实测强度，MPa。因素与水平见表1。

基准混凝土标准条件下养护28 d强度f5为31．2 MPa；受检混凝土的含气量在4．5％～5．5％。 基准混凝土的用水量为185 kg/m3。，含气量为2．1％(体积分数)。极差的计算：K1 K2 K3 R的计算方法以与A组分对应的一列为例：与f1对应的K1 K2 K3 分别是A引气减水剂(水钙粉) 掺量选择水平1，2，3时对应的工之和，R是Ki (i=1，2，3)值之间的最大差值。

混凝土凝结时间测试结果见表4。通过试验分析可以看出，影响强度的主要因素是C组分掺量，然后依次是A组分掺量、D组分掺量、B组分掺量，原因在于在混凝土养护早期由于C和A组分的减水作用，减少混凝土拌和物单位用水量，在减水的同时还存在D组分早强效果，能提高混凝土的早期强度，在强度继续发展的后期，由于B组分即抗冻组分的降低冰点作用，使混凝土的水化反应得以继续进行，同时由于A组分的引气作用， 使混凝土内部形成合理的抗冻孔结构，保证了强度在负温条件下的发展，从强度考虑选用A3B2C3D2 为复配方案。通过对混凝土凝结时间(初凝和终凝)的测定说明：第3组、第5组、第7组，混凝土的凝结时间较短，通过分析4种外加剂的作用原理认为影响混凝土凝结时间的主要因素是D组分、B组分，然后是A组分以及C组分，但从总体上看，凝结时间的长短受各个组分之间比例关系的制约，从凝结时间考虑宜选用第7组A，B。csD：为复配方案，综合考虑强度和凝结时间要求，本文以强度为第一出发点，因此在凝结时间方案的基础之上适当增加了B组分的掺量，最终复合方案按照A382C3D2进行。