負溫井壁混凝土用多功能防凍劑的研究

　　摘  要：為了使負溫井壁混凝土能夠在負溫條件下凝結(jié)與硬化，并滿足其各項性能要求，采用高效

　　減水劑+防凍劑+早強劑+引氣劑復(fù)合的技術(shù)路線，通過正交試驗設(shè)計復(fù)配了適應(yīng)負溫早強流態(tài)井

　　壁混凝土的復(fù)合多功能防凍劑。結(jié)果表明：針對負溫混凝土，影響強度的主要因素是高效減水組分 的摻量，而影響凝結(jié)時間的主要因素是防凍組分的摻量，綜合考慮混凝土所處環(huán)境等因素后，最終 確定各組分摻量之間的最佳配比。復(fù)合防凍劑的摻量為水泥質(zhì)量的4．5％，可起到減水、早強、防 凍及抗凍的作用。

　　關(guān)鍵詞：防凍劑；負溫混凝土；高效減水劑；引氣劑

　　中圖分類號：TU37    文獻標志碼：A    文章編號：0253—2336(2008)04—0028—04

　　淮南地區(qū)井壁建設(shè)項目中，由于井壁混凝土始終處于恒定負溫，因此解決混凝土在恒定負溫條件下的凝結(jié)硬化問題尤為突出，解決這個問題一方面可以采取保溫措施，避免混凝土早期受凍，另外就  是混凝土本身能在負溫條件下凝結(jié)硬化，防止混凝土的凍害，方法主要是研制}昆凝土復(fù)合外加劑，同時需要外加劑為混凝土提供早強、流態(tài)等要求。

　　本文采用引氣減水組分、防凍組分、高效減水組分、早強組分來復(fù)配，復(fù)配的重點是解決防凍、早強、減水、引氣組分的合理摻量以及相互之間的相容性，此外，盡可能的減少對混凝土的工作性能、力學(xué)及耐久性能的負面影響，真正達到提高早期強度、防凍、抗凍等目的[1-3]

　　1  復(fù)合多功能防凍劑的原料。

　　A引氣減水劑(木鈣粉)；B防凍劑(亞硝鈉)；c高效減水劑(NF高效減水劑)；D早強劑硫酸鈉)。

　　2正交設(shè)計試驗方案[2-4]

　　2．1  影響因素

　　水泥采用鳳陽產(chǎn)32．5級的普通硅酸鹽水瀝 試驗測得的指標符合要求。砂子采用的是細度模；

　　為2．89的河砂，屬中砂。石子為龍崗地區(qū)碎石粒徑為5～25 mm連續(xù)級配，壓碎指標為9．45?；炷涟韬陀盟疄樽詠硭?。外加劑按正交設(shè)計的9種試驗方案添加。

　　2. 2試驗情況及結(jié)果分析

　　首先對擬采用的外加材料進行全面分析，初步組合．并借助相關(guān)試驗將次要成分的品種、摻量固

　　定將主要的4種外加劑按照L9(34)設(shè)計方案進行混凝土性能試驗。

　　按照《混凝土防凍劑》(JC478—92)的要求隨料、拌和、澆筑、振搗混凝土，控制混凝土入隨度在10℃左右，坍落度(80±10)mm，以 f1,f2,f3,f4,f5,f6,f0，工以及凝結(jié)時間作為試驗指標其中f1,f2,f3分別表示受檢混凝土在規(guī)定負溫條件下(一5℃)養(yǎng)護3，7，28 d后從低溫箱中取出，并常溫化凍5 h后進行抗壓試驗的實測強度．MPa；f4，f6為受檢混凝土在規(guī)定負溫條件下 (-5℃)養(yǎng)護7 d后再轉(zhuǎn)入標準條件下(20± 3)℃養(yǎng)護28 d和56 d后的抗壓實測強度，MPa；f5 為基準混凝土標準條件下養(yǎng)護28 d后的實測強度， MPa：工為摻用外加劑的混凝土在標準條件下養(yǎng)護28d的抗壓實測強度，MPa。因素與水平見表1。

　　基準混凝土標準條件下養(yǎng)護28 d強度f5為31．2 MPa；受檢混凝土的含氣量在4．5％～5．5％。 基準混凝土的用水量為185 kg/m3。，含氣量為2．1％(體積分數(shù))。極差的計算：K1 K2 K3  R的計算方法以與A組分對應(yīng)的一列為例：與f1對應(yīng)的K1 K2 K3  分別是A引氣減水劑(水鈣粉) 摻量選擇水平1，2，3時對應(yīng)的工之和，R是Ki (i=1，2，3)值之間的最大差值。

　　混凝土凝結(jié)時間測試結(jié)果見表4。通過試驗分析可以看出，影響強度的主要因素是C組分摻量，然后依次是A組分摻量、D組分摻量、B組分摻量，原因在于在混凝土養(yǎng)護早期由于C和A組分的減水作用，減少混凝土拌和物單位用水量，在減水的同時還存在D組分早強效果，能提高混凝土的早期強度，在強度繼續(xù)發(fā)展的后期，由于B組分即抗凍組分的降低冰點作用，使混凝土的水化反應(yīng)得以繼續(xù)進行，同時由于A組分的引氣作用， 使混凝土內(nèi)部形成合理的抗凍孔結(jié)構(gòu)，保證了強度在負溫條件下的發(fā)展，從強度考慮選用A3B2C3D2 為復(fù)配方案。通過對混凝土凝結(jié)時間(初凝和終凝)的測定說明：第3組、第5組、第7組，混凝土的凝結(jié)時間較短，通過分析4種外加劑的作用原理認為影響混凝土凝結(jié)時間的主要因素是D組分、B組分，然后是A組分以及C組分，但從總體上看，凝結(jié)時間的長短受各個組分之間比例關(guān)系的制約，從凝結(jié)時間考慮宜選用第7組A，B。csD：為復(fù)配方案，綜合考慮強度和凝結(jié)時間要求，本文以強度為第一出發(fā)點，因此在凝結(jié)時間方案的基礎(chǔ)之上適當(dāng)增加了B組分的摻量，最終復(fù)合方案按照A382C3D2進行。[Page]

　　3  復(fù)合多功能防凍劑的檢驗[2]

　　檢驗結(jié)果見表5。表5中，抗壓強度比為受檢混凝土規(guī)定齡期強度與基準混凝土標準條件下養(yǎng)護

　　28 d的強度之比式中，R。，R：，R，，R。分別表示受檢混凝土標準條件下養(yǎng)護28 d、負溫養(yǎng)護7 d、負溫養(yǎng)護7 d轉(zhuǎn)正溫標準條件下養(yǎng)護28 d和負溫養(yǎng)護7 d轉(zhuǎn)正溫標準條件下養(yǎng)護56 d的強度與基準混凝土標準條件下養(yǎng)護28d的強度之比：

　　基準混凝土標準條件下養(yǎng)護28 d強度f5=31.2 MPa，凝結(jié)時間差是以基準混凝土作對比：摻有復(fù)合外加劑的受檢各齡期混凝土強度值為： f0=44．7 MPa，f2=18.9 MPa，f6=31．6 MPa，

　　MPa。

　　檢驗表明：

　　1)按(JC475—92)的要求對復(fù)合外加劑行技術(shù)性能檢驗的結(jié)果可以說明，在外加劑摻量4。5％水泥質(zhì)量且混凝土的坍落度為80 mm時， 凝土的含氣量為5％左右，其強度及其他各項性均達到或超過(JC475—92)的要求。

　　2)復(fù)合外加劑主要通過改善混凝土的內(nèi)部構(gòu)來形成抗凍結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的抗凍劑相比，對混土的耐久性、后期強度損傷較小。

　　3)復(fù)合而成的高效外加劑對改善負溫混凝拌和物的和易性，提高負溫混凝土早期強度及負混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、耐腐蝕性具有明顯用。

　　4)通過對復(fù)配的高效復(fù)合外加劑系統(tǒng)的試表明該復(fù)合外加劑適宜配制負溫早強流態(tài)井壁混土。

　　4復(fù)合多功能防凍劑的特點

　　通過對復(fù)配的復(fù)合外加劑各個組分的性能進行分析，確定其品種以及合理的摻量，再使用正交表來安排正交試驗分析各個因素對混凝土性能的影確定主次因素，然后利用凝結(jié)時間試驗綜合考慮出復(fù)合外加劑最優(yōu)的復(fù)合方案。通過試驗測復(fù)配的復(fù)合型外加劑具有以下特點：

　　1)減水率大、泌水小。對鳳陽32．5級普通硅酸鹽水泥來說，水泥凈漿減水率達到了37％，遠遠超過了一般外加劑的減水率，達到了高效減水劑的減水率。

　　對水泥用量小，坍落度大的大流動性混凝土有較小的泌水率；對水泥用量小，坍落度小的塑性混凝土基本不泌水。而基準混凝土在水泥用量少，坍落度不大時，就有較多水泌出；當(dāng)水泥用量多，坍  落度大，就有嚴重的泌水現(xiàn)象。

　　2)流動性經(jīng)時損失小。在使用鳳陽32.5級普通酸鹽水泥的情況下，1 h之內(nèi)損失最大在18.9%左右。    ’

　　3)對負溫早強有利。從防凍混凝土性能試驗方法檢驗外加劑的結(jié)果來看，摻外加劑混凝土在坍落度達80 mm左右、含氣量在5％左右的情況下，各齡期的強度，尤其早期強度明顯高于技術(shù)指標的

　　要求。

　　5  結(jié)    論

　　研制的復(fù)合多功能防凍劑由4種組分構(gòu)成，滿足負溫井壁混凝土早強、防凍的施工要求，與普通  的復(fù)合防凍劑相比，改善了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，形成了細小、密閉的孔結(jié)構(gòu)，從而阻斷了連通混凝土內(nèi)部毛細管的通道，提高其抗?jié)B性、抗凍性等耐久性，對鋼筋無銹蝕，且經(jīng)濟性較好。

　　參考文獻：

　　[1]  石人俊．混凝土外加劑性能及應(yīng)用[M]．北京：中國鐵道出版社，1985．

　　[21  馬保國，王迎飛，鐘開紅．一種多功能復(fù)合型防凍劑FD一1的研制[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報，2002(11)．

　　[3]  倪修全，崔北名．井壁用泵送混凝土的研究[J]  建井技術(shù)，1999(3)．

　　[4]  本書編寫組．正交試驗設(shè)計法：Mj．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979．