外加剂对低温条件下混凝土吸水性和开口孔隙率的影响

摘 要：文章针对冬季施工的特点，研究了外加剂对低温条件下混凝土吸水性和开孔孔隙率的影响，结果表明当掺有低温早强剂、高效引气减水剂、防冻剂及粉煤灰的混凝土的可以降低其吸水性和开口孔隙率，其中低温早强剂掺量4%，高效减水剂掺量1%，粉煤灰掺量15%效果最佳。

关键词：外加剂；混凝土；吸水性

随着我国工程建设规模日益增大，冬期施工建筑面积所占比重也越来越大。低温条件下混凝土的冬季施工问题已经成为三北地区工程界极为关注的问题。

混凝土工程的冬季施工和常温施工不同，从整个施工过程的各个环节，都要采取相应的保湿、防风、防失水等措施，尽量给混凝土创造正温养护环境，使混凝土不断凝结、硬化、增长强度。在技术上采取的措施，主要是防止在低温条件下混凝土早期受冻。

冬季施工方法的合理选择，对保证结构安全、满足施工进度要求、降低成本起着决定性的作用。具有防冻作用的外加剂在我国建筑工程上被大量的采用，成为冬季施工中必不可少的材料。

近年来随着人们对混凝土耐久性关注程度与日俱增，亚硝酸钠和亚硝酸钾由于碱活性问题于80年代后限制使用，90年代以后，尿素的问题也逐渐暴露，于2000年在北京首次被禁用。

本文在不改变现有的原材料及工艺的前提下，区别于传统的掺入防冻剂的施工方法，研究采用低温早强剂与高效引气减水剂复合使用辅以矿物掺合料等因素对低温条件下混凝土吸水性的影响，以达到提高低温混凝土耐久性。

1 试验原材料

1.1 水泥

采用的是沈阳市山水工源水泥厂生产的P.O42.5R级普通硅酸盐水泥。

1.2 骨料

采用粗骨料是石灰岩碎石，半径为5～20mm，连续颗粒级配。细骨料为河砂，属中砂，细度模数约为2.65，级配良好，属Ⅱ区。

1.3 拌合水

采用普通自来水。

1.4 粉煤灰

采用辽阳I级粉煤灰。

1.5 外加剂

1.5.1 低温早强剂。采用低温早强剂对钢筋无锈蚀作用，推荐掺量为胶凝材料用量的2～4%。

1.5.2 高效引气减水剂。采用的是辽宁北四达新材料有限公司提供的萘系减水剂，推荐掺量为胶凝材料用量的0.6～1.0%。

2 试验方法

2.1 混凝土组成情况

表1 混凝土组成情况

编号 低温早强剂（%） 高效引气减水剂（%） 防冻剂（%） 粉煤灰（%）

A / / / /

B / 0.6 0.2 15

C 4 1.0 / 15

D 2 0.6 / 15

E 4 0.6 / 15

2.2 试验方法

将试样置于不超过110℃的烘箱中，烘干至恒重，在放到干燥器中冷却到室温。从干燥器中取出试件，称其质量m（g）；将试样放在盆中，并在盆中放些垫条。加水至试样高度的1/3处，过24h后，再加水至高度的2/3处，再过24h加满水，并放置24h。取出试样，称其质量m1。试样结果计算及确定：

W质=（m1-m）/m×100% W体=（m1-m）/V0×100% Pk=W质×ρ0干

式中 W质—质量吸水率，%；W体—体积吸水率（用于高度多孔材料），%；m—试样干燥质量，g；m1—试样吸水饱和质量，g；Pk—开口孔隙率，%。

3 试验结果及分析

3.1 外加剂对低温条件下混凝土吸水性的影响

通过改变外加剂的用量测得外加剂对低温条件下混凝土吸水率试验结果见表2及表3。

表2 低温条件下（-5℃）混凝土吸水率试验结果

A B C D E

7d（%） 7.1 6.5 5.7 6.4 6.2

28d（%） 4.1 3.9 3.7 3.6 3.5

3.2 外加剂对低温条件下混凝土开口孔隙率的影响

通过改变外加剂的用量测得外加剂对低温条件下混凝土开口孔隙率试验结果见表3。

表3 低温条件下（-5℃）混凝土的开口孔隙率

A （%） B （%） C （%） D（%） E（%）

7d 17.5 15.6 14.3 16.6 15.7

28d 9.8 8.2 7.5 9.1 8.8

通过表2和表3可以看出，加入低温早强剂、高效引气减水剂、防冻剂和粉煤灰的混凝土的吸水率和开口孔隙率低于空白混凝土，其中当低温早强剂掺入量增加时混凝土的吸水率和开口孔隙率均有所降低，其中低温早强剂掺量4%，高效减水剂掺量1%，粉煤灰掺量15%效果最佳。

这是因为在混凝土中，细孔存在于水化硅酸钙凝胶（C-S-H）内，水泥水化程度对混凝土的强度与密实度有决定性作用，凝胶数量多时，强度和密实度就高，存在于凝胶中的凝胶孔也多，掺量适宜外加剂和掺合料时，由于其密实填充效应，改善混凝土内部孔结构，隔断大孔通道，细化孔径，减少可冻水量，使混凝土强度在低温下持续发展。低温早强剂可以促进水泥水化生成物的活性改善孔结构使混凝土增加早期强度增加。高效引气减水剂使混凝土中引入微小气泡能缓冲因水的冻结而产生的膨胀压力，减少冰冻破坏。

4 结论

掺入低温早强剂、高效引气减水剂、防冻剂和粉煤灰的混凝土的吸水率和开口孔隙率低于空白混凝土，其中低温早强剂掺量4%，高效减水剂掺量1%，粉煤灰掺量15%效果最佳。

参考文献

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[2] 刘润清.多因素影响下低温混凝土抗冻临界强度的研究[D].大连理工大学，2011.

[3] 冯浩，朱清江编著.混凝土外加剂工程应用手册[M].北京：中国建筑出版社，1999.

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[5] 刘军，田悦等.低温条件下矿物掺合料对混凝土孔隙率的影响[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2007，23（4）：597-601.

作者简介：田悦（1982- ），女，辽宁锦州人，大连理工大学博士在读。