混凝土防冻剂及冬季施工

混凝土防冻剂及冬季施工

正高职工程师李国志

根据“建筑工程冬季施工规程”(JGJ104 - 97) 的规定，室外日平均气温连续5 天稳定低于5 ℃即进入冬季施工；当室外日平均气温连续5 天稳定高于5 ℃时解除冬季施工。恩施地区由于区域条件所致，一年处于冬季施工期的情况较少。但在今年根据气象部门透露，却出现了近三十多年来最低的气温，低达零下5 ℃左右。早已达到冬季施工的条件。

在这样低的气温下，建议恩施地区一些无须抢工期的工程，最好不急于施工，等解除冬季施工条件后再施工。对于某些工期紧、任务重的重点工程, 其质量要求更高，最好也不要抢这点时间。若非在这段时间继续施工，那么在这样低的气温下如不采取有效措施或措施不当，使混凝土遭受冻害，将会给工程质量造成事故。因此必须根据混凝土冻害的机理和规律，正确使用防冻剂，这对保证工程质量具有十分重要的意义。

什么是防冻剂？能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂，称为防冻剂。掺有防冻剂的混凝土可以在负温下硬化而不需要加热，最终能达到与常温养护的混凝土相同的质量水平。

1、防冻剂的特点

防冻剂按其作用方式分别具有三种特点：

一类是与水混合后有很低的共溶温度具有能降低水的冰点而使混凝土在负温下仍在进行水化的作用。如亚硝酸钠、氯化钠。可是一旦因为用量不足或者温度太而混凝土冻结，则仍然会造成冻害，令混凝土最终强度降低。

另一类是既能降低水的冰点，也能使含该类物质的冰的晶格构造严重变形，因而无法形成冰胀应力而破坏水化矿物构造、使混凝土强度受损，如尿素、甲醇。用量不足时，混凝土在负温下强度停止增长，但转正温后对最终强度无影响。

第三类是虽然其水溶液有很低的共溶温度，但却不能使混凝土中水的冰点明显降低，它的作用在于直接与水泥发生水化反应而加速混凝土凝结硬结硬化，有利于混凝土强度发展，如氯化钙、碳酸钾。

这里要注意，防冻剂和防冻组分不是同一个概念。防冻剂是外加剂的一种，它由减水组分、防冻组分、引气组分、有时还掺有早强组分等所组成。其作用是使混凝土不仅在负温下硬化，且使其最终能达到常温养护的混凝土质量水平。而防冻组分是指一种使混凝土拌合物在负温环境下，免受冻害的化学物质。

2、防冻剂的适用范围

含氯盐的防冻剂只适用于不含钢筋的素混凝土、砌筑砂浆。含足够量阻锈剂可用于一般钢筋混凝土但不适用于预应力钢筋混凝土。

不含氯盐的防冻剂适用于各种冬季施工的混凝土，不论是普通钢筋混凝土还是预应力混凝土。

3、防冻剂的主要品种及性能

防冻剂都是由防冻组分、减水剂、引气剂等几种功能组分复配成的。各组分的百分含量随使用地区的冬季气温变化特点而不同，因此防冻剂的地方特色较强，但是其中使用的防冻组分却都差不多。

外加剂中的防冻组分有：

①亚硝酸盐有亚硝酸钠、亚硝酸钙、亚硝酸钾。

②硝酸盐有硝酸钠、硝酸钙。

③碳酸盐有碳酸钾。

④硫酸盐有硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠。

⑤氯盐有氯化钠、氯化钙。

⑥氨水。

⑦尿素。

⑧低碳醇有甲醇、乙醇、乙二醇、1，2丙二醇、甘油。

⑨小分子量羧酸的盐类有甲酸钙、乙酸钠、乙酸钙、丙酸钠、丙酸钙、一水乙酸钙。

4、防冻剂应用技术要点

①考虑在负温环境中混凝土强度的增长。

②防冻剂的掺量。

③复合防冻剂中其他组分的掺量。

④防冻剂选用量应符合以下规定：在日最低气温为-5℃，混凝土采用一层塑料薄膜和两层草袋或其他代用品覆盖养护时，可采用早强剂或早强减水剂代替；在日最低气温为-10℃、-15℃、-20℃，采用上述保温措施时，可分别采用规定温度为-5℃、-10℃和-15℃的防冻剂。

⑤配制使用防冻剂时应注意：配制复合防冻剂前，应掌握防冻剂各组分的有效成分、水分及不溶物的含量，配制时应按有效固体含量计算。配制复合防冻剂溶液时，应搅拌均匀，如有结冰或沉淀等现象应分别配制溶液并分别加入搅拌器，不能有沉淀存在，不能有悬浮物、絮凝物存在。产生上述现象说明配方不当，当某些组分发生交互作用，必须找到并调换该组分。

⑥氯化钙与引气剂或引气减水剂复合使用时，应先加入引气剂或引气减水剂，经搅拌后，再加入氯化钙溶液。

⑦以粉剂形式供应产品时，生产时应谨慎处理最小组分，使其能均匀分散在最大组分中，粗颗粒原料必须先经粉碎后再混合。最终应能全部通过0.63mm孔径的筛。

⑧储存液体防冻剂的容器应有保温或加温设备。

5、冬期施工的砼结构工程，应根据砼防冻剂的品种，选择砼防冻剂的用量

①当采用单体防冻组分时，防冻剂最大掺量不得大于以下规定：

氯盐类掺量不得大于拌和水用量的7%;亚硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钠、硝酸钙掺量均不得大于水泥重量的5%;尿素的掺量不得大于水泥重量的4%。;碳酸钾掺量不得大于水泥重量的10%。

②当使用复合组分的砼防冻剂时，应根据产品说明书上规定的温度、掺量及工艺要求进行选择，严禁随意调整掺量。

6、砼防冻剂使用的注意事项

（1）氯盐类防冻剂:用氯盐(氯化钙、氯化钠)作防冻组分的防冻剂，

可用于无筋砼工程。

（2）氯盐阻锈类防冻剂:

用氯盐与阻锈剂(亚硝酸钠等)作防冻组分的防冻剂可用于钢筋砼工程，但不得用于下列结构的钢筋砼。

1)相对湿度大于80%环境中使用的结构，处于水位升降部位的结构，露天结构或经常受水淋的结构。

2)与镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构，以及有外露预埋铁件而无防护措施的结构。

3)与含有酸、碱或硫酸等侵蚀介质相接触的结构。

4)经常处于环境温度为60 'C以上的结构。

5)使用冷拉钢筋或冷拔低碳钢丝配筋的结构。

6)给排水构筑物薄壁结构、中级和重级工作制吊车的吊车梁、屋架、落锤或锻锤基础等结构。

7)电解车间和距高压直流电源100m 以内的结构。

8)靠近高压电源，如发电站、变电所的结构。

9)预应力砼结构。

10 )含有活性集料的砼结构。

（3）无氯盐类防冻剂是用非氯盐类材料作防冻组分的防冻剂，可用于钢筋砼工程和预应力砼工程。但有以下防冻组分材料的防冻剂不得用于以下结构。

1)硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐类外加剂不得用于预应力砼工程，

以及镀锌钢材或与铝铁相接触部位的钢筋砼结构。