冬期施工混凝土表现的复杂化及流态化,已被工程实践所证实,第一点为混凝土的应用向高等级发展,表现过程为W／C 减少,用水量减少或水泥用量增加;太阳影子定位
第二点混凝土拌制后呈高流态化施工,表现为高效减水剂的应用及矿物掺和料的应用,此时,混凝土的配合比表现为上述组分固定模式,但在冬期施工中采用防冻剂的负温混凝土则应另外加入防冻剂,这样研究防冻剂的掺量问题就显得十分重要。 1 防冻剂掺量的表示
我国防冻剂的应用是向前苏联学习的结果,由于20 世纪50 年代～70 年代混凝土施工技术的落后,多分散在工地作业,用简单的重量法表示即防冻剂的掺量为占水泥重百分数即可,此法便于准确称量、施工方便故一直沿用至今,但仔细研讨起来,此种表示方法是否合理,尤其在现在混凝土多为软基相,胶结材及水泥相应增多的条件下,是值得怀疑的,举例说明,如在C20 级混凝土中,水泥用量为310kg／m3 ,采用黑龙江省低温所中试厂生产的WN -D 型复合防冻剂施工, - 10 燃煤助燃剂℃时占水泥重6 % , -15 ℃时占水泥重9 % ,则每立方米混凝土中应掺入18．6kg( - 10 ℃cvd刀具) 与27．9kg ( - 15 ℃) ,很显然,在C40级混凝土中,水泥用量已达440kg／m3 。试验证明, -10
℃掺入26．4kg／m3 及- 15 ℃掺入39．6kg／m3 ,混凝土的强度将会大幅度降低,究其原因是310kg／m3 砂水泥用量的混凝土W／C 为0．60～0．65 ,而440kg／m3 水泥用量的混凝土WPC 为0．50～0．55 ,此时,用水量减少,防冻剂液相浓度过大,防冻剂用量过多而导致混凝土强度下降,从这一角度来说,防冻剂掺量又应表示为占水重百分比。
2 防冻剂掺量如何估算
文献[1 ]在研究前苏联允许成冰率学说的基础上给出的防冻剂掺量计算公式:
式中:α———防冻剂掺量,占水泥重%;
CK ———与冰平衡的防冻剂溶液的最终浓度,重量%;
W／C ———水灰比;
I ———允许成冰率, %;
dt ———原始水溶液密度,gPcm3 。
若为应用方便,考虑t 温度时,防冻剂为某一固定掺量,如WN - D 在- 10 ℃掺6 % ,防冻剂的液相浓度应为Ct ,则(1) 式可以表示(2) 式:
按照库兹明的最佳允许成冰率说,当掺防冻剂的混凝土内部含有50 %的冰时,防冻剂能将这些冰岐化,并改变冰晶晶型及大幅度降低冰的冻胀应力,此时,混凝土强度不会受影响,且防冻剂掺量达到最佳值,故(2) 式转化为(3) 式:
而文献[2 ]借助于(3) 式的思想,给出了比(3) 式计算及应用上更方便的公式:
式中:β———水泥品种影响系数,硅酸盐及普通硅酸盐水泥为1 ;矿渣硅酸盐水泥大于1 ,由试验确定;
K ———防冻剂掺量系数;
T ———环境负温温度值,实际应为防冻剂设计温度值。
而(4) 式说明,防冻剂的掺量与防冻剂的负温设计温度及W／C 成正比,这也就是说,在防冻剂的规定负温温度下,养护温度越低防冻剂掺量越大,W／C越小,防冻剂掺量越小,这符合现代混凝土发展的实际情况,公式的思想是正确的。
3 WN - D 型防冻剂掺量估算
3．1 WN - D 型防冻剂系由多种防冻组分、引气组分、早强组分、减水组分等复配而成,可掺入混凝土为C20～C60 级,其掺量及其试验结果列于表1。
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此时,采用的试验参数为
(1) 普硅水泥305kg／m3 ,W／C = 0160 ,中砂,卵石,配合比为1∶212∶4124
(2) - 15 ℃,掺量910 %强度发展规律f cu , - i = 0. 134 f cu ,028 + 0. 01535Df cu ,028
3．2 不同水灰比时掺量估算按公式(4) ,取β= 1 ,计算参数- 15 ℃,9 %; -10 ℃,6 %; - 5 ℃,3 % ,WPC = 0. 60 ,则K 值计算列于表3。
由表3 则可计算出不同混凝土设计等级,在不同负温下WN - D 防冻剂的掺量(以占水泥重表示)列于表4。
按照表4 验算的每立方米混凝土中防冻剂的最大掺量,当WPC = 0160 时,C20 等级的混凝土, C =310kg／m3 ,WN - D 掺量2719kgPm3 < 30kg／m3 ;当W／C= 0140 时,C45 等级混凝土, C = 470kgPm3 ,WN - D掺量2812kg／m3 < 30kg／m3 ;满足WN - D 在负温混凝土中的使用要求。同时,表4 也能较好地反映出防冻剂确应随水泥用量增多而下降的规律,这样工地应用时,只需查表4 ,便可使用。
4 结语
舞蹈把杆
4．1 防冻剂的掺量按占水泥重量表示时,其掺量是随水泥用量增加而增大,这不符合实际负温混凝土情况,当防冻剂掺量按占水重表示时,表现为与W／C 成正比,即WPC 降低,防冻剂掺量减小,这符合实际负温混凝土情况。
4．2 工程上采用WN - D 型防冻剂施工时,当气温在- 5～ - 15 ℃时,从C20～C40 级范围内可按W／C的变化进行计算,防冻剂的掺量随WPC 降低而减少, - 15 ℃时限时保护,防冻剂的掺量变化于占水泥重910 %～610 %之间,且不超过30kg／m3 与WN - D 型防冻剂实际应用情况符合,可以指导施工。
