外加剂对混凝土抗冻性能的改善

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摘　要：论述了混凝土抗冻性的影响因素及外加剂对混凝土抗冻性能的改善，并简单介绍了ld 型缓凝减水剂的技术效果。

前　言

混凝土是用量最大、用途最广的一种建筑材料，虽然已有一百多年的发展历史，但却经久不衰，仍以旺盛的生命力向前发展，新理论、新工艺、新品种不断涌现，应用面也越来越广。在混凝土中掺用外加剂可获得提高强度、改善性能、节省水泥、加快施工进度、减轻劳动强度等多种效益，因而工业发达的一些国家早已大量应用外加剂。混凝土科学技术近期发展的主要方向是节能、耐久、高强、轻质、快硬和高流态，这些都与外加剂的应用紧密相关。

道路与桥梁工程中，混凝土必须满足工作性、强度、耐久性要求。就耐久性而言，对于道路与桥梁建筑混凝土，由于无遮盖裸露于大气中，在受到酸、碱等物理、化学的侵蚀作用而破坏的同时，风霜雨雪的侵蚀更为严重。因此，耐久性的首要要求是抗冻性。由于黑龙江省一月份平均气温低于-10 ℃，属于寒冷地区，因此对抗冻性的要求更显重要。

1 　混凝土抗冻性

抗冻性表示混凝土抵抗冻融循环作用的能力，是评价严寒地区混凝土及钢筋混凝土结构耐久性的重要指标之一。

寒冷地区的混凝土结构经常接触水的部位，当气温下降至混凝土中水的冰点以下时，水就会结冰，体积增加约9% ，当水充满混凝土的孔隙时，水结冰过程中由于体积的增大会对孔壁产生很大的压力，使混凝土发生微小裂缝。一般夏秋浸水，冬天结冰，春天融化，反复循环，使冰冻的破坏作用不断向深度发展。

混凝土的抗冻性与其内部结构、水饱和程度、受冻龄期、混凝土的强度等许多因素有关，其中主要因素是水泥浆的饱和程度及孔隙结构。

(1) 水灰比及孔隙结构混凝土中水与水泥的比例为水灰比。龄期一定和养护一定的混凝土强度很大程度上取决于水灰比和密实度。在水泥水化的任何阶段，水灰比都决定了硬化水泥浆的孔隙率，因而水灰比影响着混凝土的空隙体积。随着水灰比的增大，不仅可使饱水的开孔孔隙增加，而且平均孔径也增大，因而混凝土抗冻性必然降低。水灰比大的混凝土中毛细孔孔径也大，且形成连通的毛细孔体系，因而其中起缓冲作用的储备孔很少，受冻后极易产生较大的膨胀压力，反复循环后必然使混凝土结构遭受破坏。因此，抗冻性要求高的混凝土必须严格控制水灰比，必要时还要加入引气剂及新型抗冻剂。

(2) 混凝土的饱水状态

混凝土有无冻害与其孔隙的饱水程度有关，一般认为含水量小于孔隙体积的91.7%就不会产生冻结膨胀压力，该数值被称为极限饱水度。在混凝土完全饱水状态下，其冻结膨胀压力最大，混凝土的饱水状态主要与混凝土结构的部位及其所处自然环境有关，在大气中使用的混凝土结构其含水量均达不到该值的极限，而处于潮湿环境的混凝土其含水量要明显增大，最不利的部位是水位变化区，此处的混凝土经常处于干湿交替变化条件下，受冻时极易破坏。此外，由于混凝土表层的含水率，通常大于其内部的含水率且受冻时表层的温度均低于其内部的温度，所以冻害往往是由表层开始，逐步深入发展的。