小议混凝土防冻泵送剂

商品混凝土

综述评论 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete 2010年第9期

小议混凝土防冻泵送剂

鲁统卫，王谦，王勇威

（山东省建筑科学研究院，山东 济南250031）

[摘要]本文提出了防冻泵送剂的概念、防冻泵送剂的组分设计注意事项、设计方案，分析防冻泵送剂的性能要求、检测方法，以及编制《混凝土防冻泵送剂》行业标准的重要性。[关键词]冬期混凝土施工；防冻泵送剂；防冻泵送剂检验方法；《混凝土防冻泵送剂》行业标准

1 前言

艺施工的外加剂。即兼有改善混凝土泵送性能和防冻效果的混凝土泵送剂和混凝土防冻剂的应用已经有几十年的历外加剂。

史，对于产品的性能指标要求也早有规定。我国早在1992年2.2 防冻泵送剂的技术性能制订了《混凝土泵送剂》JC 473和《混凝土防冻剂》JC 475，2.2.1 性能要求

其中 《混凝土泵送剂》JC 473在2001年修订过，《混凝土防冻剂》防冻泵送剂应能使在负温条件下泵送的混凝土，具有较JC 475在2004年修订过。在2009年12月30日实施的《混凝小的坍落度损失，良好的可泵性和好的防冻害功能，尽快产生土外加剂》GB 8076-2008中也列有混凝土泵送剂。

早期强度，使强度持续增长且后期物理力学性能及耐久性不随着混凝土技术的发展，对混凝土外加剂的要求不断提降低。

高，向复合型混凝土外加剂发展。冬期施工的泵送混凝土、商防冻泵送剂具有什么样的技术指标要求现在尚无国家品混凝土要求混凝土外加剂在具有泵送功能的基础上，同时要标准可依，现相应的标准有《混凝土防冻剂》JC 475-2004具有防冻功能，使泵送施工的混凝土早期免遭冻害，混凝土和《混凝土泵送剂》JC 473-2001。对于《混凝土防冻剂》JC 强度能正常发展。

475-2004中规定基准混凝土和受检混凝土都是小坍落度在过去很长一段时间内，泵送剂和防冻剂都是分别掺加80±10mm，而实际用于冬期施工的泵送混凝土都是流态的。使用的，后来，为了方便施工，提高混凝土的质量，越来越多《混凝土泵送剂》JC 473-2001中规定基准混凝土坍落度为地使用同时具有泵送和防冻功能的复合型外加剂。实际上，我100±10mm，受检混凝土坍落度为210±10mm；《混凝土外加剂》国用于冬期泵送混凝土施工的防冻泵送剂的生产应用已有十GB 8076-2008中的泵送剂规定，基准混凝土和受检混凝土的余年的历史，对于防冻泵送剂的性能及其应用技术也相对成熟，坍落度一致，都为210±10mm。这就是说防冻泵送剂用《混凝但目前还没有防冻泵送剂的国家或行业标准，这就给防冻泵送土防冻剂》JC 475-2004检验是不符合实际的。应该参考《混剂的生产、检验、验收、使用及监督检查带来了困惑，如果将凝土防冻剂》JC 475-2004和《混凝土泵送剂》JC 473-2001来防冻泵送剂的相关技术性能指标，分别按照现行的行业标准《混制定合理的检验方法来评价防冻泵送剂的性能指标。

凝土泵送剂》 JC 473和 《混凝土防冻剂》JC 475进行检验和验为了更好地促进混凝土技术的发展，提高混凝土冬期施收，又会带来一些问题和弊病。

工的技术水平，满足我国建筑工程的冬期施工对防冻泵送剂的由于混凝土防冻泵送剂没有统一的产品标准，混凝土外加需要，合理评价防冻泵送剂的技术性能，使其能更好的在实际剂生产企业、检测机构、预拌混凝土行业及建设施工行业和质工程中应用。因此，针对混凝土防冻泵送剂的性能特点，结合量监督部门对混凝土防冻泵送剂的认识存在差异。因此，在十多年来我国混凝土防冻泵送剂的生产和应用经验，编制出《混生产、检验、验收、使用及监督检查等方面存在混乱、不统一、凝土防冻泵送剂》行业标准将具有重要的社会意义。不规范、不科学和不合理现象。

2.2.2 液体防冻泵送剂低温、负温稳定性

混凝土防冻剂的性能是要满足JC 475-2004标准要求的，考虑到冬季气温比较低，要求液体外加剂在运输和贮存该标准对掺加防冻剂的受检混凝土和基准混凝土一样，都是的过程中要有良好的低温稳定性能。把负温泵送剂放入-10℃80±10mm的塑性混凝土，而对于泵送混凝土则是流态混凝土，的冰柜中贮存7d 不产生析晶现象，只是密度略有增大，外观有时工程实际要求坍落度要达到200mm 以上，这样的混凝土无明显变化，同时也直观的反应了防冻剂对降低溶液冰点的作应如何检验抗冻害性能，混凝土防冻泵送剂应该具有什么样的用。

性能，如何设计混凝土防冻泵送剂等问题值得探讨。

2.3 检测方法

防冻泵送剂如何检测是许多人非常关心的问题，没有2 防冻泵送剂的技术性能要求

相应的国家标准，北京地区《混凝土外加剂应用技术规程》DBJ01-61-2002中有所说明，混凝土设计执行《混凝土泵送剂》JC 2.1 防冻泵送剂的概念

473-2001，但基准混凝土和受检混凝土坍落度都为210±10mm，是由减水和防冻为主要组分的，可用于冬期混凝土泵送工

同坍落度比较。

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2010年第9期 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete 综述评论

表1 混凝土标养、负温（-10℃）养护及其后转标养强度

混凝土配合比

W/C0. 530. 450. 460. 37

NC-3

（%）-3-3

坍落度 （mm）0min 8023080215

60min -185-195

1d 11. 927. 615.233. 1

3d 28.241.231. 746. 7

抗压强度（MPa）（抗压强度比 %）7d 36. 949. 137. 151.2

28d 40. 4（100）53. 7（133）42. 7（100）58. 6（137）

-7d --7+28d--7+56d-56. 9（141）

-58. 7（137）

1∶1.82∶2.73

17. （944. 3）53. 1（131）

--

1∶1.57∶2.36

20. （48.75）57. 1（134）

注：-7d ：受检负温混凝土在规定温度下负温养护7d ；-7+28d：受检负温混凝土在规定温度下负温养护7d 再转标准养护28d ；-7+56d：受检负温混凝土在规定温度

下负温养护7d 再转标准养护56d。

我们经过大量试验和工程实践经验，总结出一套试验方法，有二个原则：①混凝土设计执行《混凝土泵送剂》JC

3

473-2001，水泥的用量为390±5kg/m，砂率为44％，基准混凝土坍落度为100±10mm；受检混凝土坍落度为210±10mm；②混凝土抗冻害性能和强度性能应达到《混凝土防冻剂》JC 475-2004的指标要求。

对于《混凝土外加剂》GB 8076-2008中的泵送剂规定，基准混凝土和受检混凝土的水泥用量为360kg/m3、坍落度都为210±10mm，那么混凝土抗冻害性能和强度是否能达到《混凝土防冻剂》JC 475-2004的指标要求，有待于试验验证。2.4 NC系列防冻泵送剂的性能

山东地区冬季施工混凝土外加剂的生产厂较多，品牌也多，但生产厂家多是设备简陋的个体小厂，没有必要的试验条件和检测手段，没有完善的质量管理体系。许多厂家没有对产品氨释放量进行“CCC”强制性产品认证，产品质量很难保证。

山东省某品牌系列防冻外加剂在山东地区的占有率达60％以上，是山东地区冬施首选外加剂。其特点是掺量少、减水率高、抗冻害性能好、无氯、低（无）碱盐、低温负温稳定性好、混凝土坍落度损失慢、负温条件下混凝土早期强度发展快等。该品牌系列防冻泵送剂的性能（以NC-3为例）见表1。

由表1可以看出，掺NC-3负温泵送剂的流态混凝土在-10℃下养护7d 的强度，以及再在标养条件下养护28d 和56d 的强度，均超过了《混凝土防冻剂》JC 475-2004中的规定强度。标准规定，在-10℃温度下，混凝土-7d 抗压强度比大于等于12%，而掺NC-3负温泵送剂的混凝土-7d 抗压强度比达到44. 3%~48.5%；-7+28d抗压强度比为131%~134%，远远超过了标准规定的95%，而且后期强度还继续增长。

3 防冻泵送剂的组成设计

3.1 历史回顾

20世纪60年代，防冻剂主要使用单组分的盐，如氯化钠、氯化钙、碳酸盐、硝酸盐、尿素等。70年代，由单一的盐类向复合方向发展，由于单一防冻盐使混凝土在负温条件下强度增长较慢，于是就复合早强组分，氯盐易引起钢筋锈蚀，就复合阻锈组分。80年代出现多功能复合防冻剂。90年代，随着混凝土技术的发展，高性能混凝土的出现，对防冻剂的要求也越高，出现防冻泵送剂。发展到今天，除了对防冻剂提出更高的技术要求，如应具有高效、多功能外，在组分设计上还进行了许多限制。

3.2 防冻泵送剂的发展方向

随着对防冻剂及其应用技术研究的深入，并且不断总结防冻剂在实际工程应用中的经验和教训，认为掺入大量的盐对

混凝土的性能，尤其是混凝土的耐久性具有不良的后果。因此，防冻泵送剂向着无氯、低碱、无碱、低掺量、有机组分与无机组分复合、高效能、多功能、对建筑物和环境无污染的绿色产品方向发展。

3.3 防冻泵送剂各组分与作用

对于防冻剂的组成设计因地区而异，山东地区的冬施防冻泵送剂基本上属早强型防冻泵送剂。

①减水组分：对水泥颗粒具有分散作用，使用水量大量减少，从而使可冻结的游离水减少，提高混凝土的早期强度，使毛细管孔径减小，冰点进一步降低，也改变了冰晶体存在的状态。

②防冻组分：可降低冰点，使混凝土内在负温下仍具有液相，从而使水泥能继续水化。如当加入一定量的K 2CO 3的混凝土，在-25℃条件下养护28天强度也能达到标养28天强度的50％。

③早强组分：早强很重要。冬施泵送混凝土坍落度大，凝结时间相应较长，如果凝结时间过长会对混凝土的早期结构的形成不利，进而给混凝土带来致命的损伤。不同早强剂作用机理不同，但都能加速水泥水化、硬化，提高抵抗冰冻胀力的能力。同时由于早期形成大量的钙矾石等水化物，使大量的游离水成为结合水，使可冻结的游离水很快减少，从而提高毛细孔中液相的浓度，进一步降低冰点。

④引气组分：引入适量的微小稳定的气泡，可起到减水、堵塞毛细管的作用，对局部冰冻胀力起到缓冲作用。

⑤活性矿物质：高活性超细矿物掺合料可起到填充、减水、增强等作用。促使混凝土早期结构的形成，改善骨料与水泥石界面的结构，避免骨料周围可能形成的冰膜出现。改善孔结构，减少粗大毛细孔，使孔径变小，同时也降低冰点，对于生产粉状防冻泵送剂非常重要。

⑥保坍组分：冬期施工泵送混凝土必须考虑混凝土具有一定的入模温度，因此也存在混凝土坍落度损失问题，减少坍落度损失，可保证商品混凝土的远距离运输。3.4 防冻泵送剂设计注意事项

建筑材料的绿色生态化发展要求混凝土材料不仅具有高性能，而且对使用环境无污染，即不释放对人体有危害的各种有害气体。对混凝土材料高性能和生态化的要求具体到混凝土防冻剂生产和使用上，使混凝土外加剂生产企业面临选择生产防冻剂的原材料越来越有限。

①不能使用含有氯离子的原材料，这是由于含有氯离子的化合物会引起钢筋的锈蚀，影响钢筋混凝土结构的使用寿命；

②不能大量使用碱金属盐，这是为了防止混凝土结构发生

（下转第38页）

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更加明显。

通过以上的两部分分析可以得到，该混凝土增效剂在混凝土中的使用具有以下特点:（1）在保证混凝土工作性能的情5 结论

况下，能减少水泥用量10%～15%，可明显降低生产成本，也（1）增效剂能很明显的改善混凝土粘聚性和可泵送性，产可保证混凝土强度；（2）可明显改善混凝土粘聚性，减少混凝品与水泥适应性好，对不同混凝土原材料均具有明显的使用效土泌水及抗离析性能，混凝土可泵送性极好；（3）产品适应性强，果。增效剂在保证混凝土综合性能的情况下，掺量为胶凝材料对不同强度等级不同原材料的混凝土均有明显的使用效果; （4）的0. 6%，可降低水泥用量10%～15%，明显降低了生产成本。

产品为水剂，使用方便，既经济又环保，可实现混凝土行业的（2）混凝土增效剂在混凝土中的使用具有节能降耗的功节能增效。

效，用于混凝土具有十分显著的经济和社会环保效益，值得大4 经济效益与社会效益分析

力推广应用。

参考文献

混凝土增效剂技术具有巨大的经济收益。以深圳为例，

[1] P . K. Mehta，Paulo J.M. Monteiro．混凝土结构、性能和材

2006年深圳市有5600万立方米商品混凝土，按1/4的混凝土料[M]．中国电力出版社．2008.

搅拌站用户使用混凝土增效剂来计算，则约有1400万立方米[2] Kazuhiro Y，Ei-ichi T，Kenji K，etal．Adsorption

混凝土添加该增效剂。如果每立方米混凝土使用混凝土增效characteristics of superplasticizers on cement component 剂的用量为2kg，深圳市的混凝土增效剂用量为28000t/a。以minerals [J]．Cement and Concrete Research，2002，32：混凝土增效剂的价格为2300元/t，水泥价格305元/t计算，1507–1513则每立方米混凝土可为混凝土搅拌站节约生产成本约3元以[3] 吴中伟，陶有生．中国水泥和砼工业的现状与问题[J]．上，为深圳混凝土搅拌站带来4200万以上的经济收益。同时，水泥工程．1999，1：25-29按每立方米混凝土节约30kg 水泥计算，仅深圳市市场年节约水泥量就有42万吨。此外，有资料表明[3]，每生产1万吨水泥，[作者简介]孙志强（1972-），宁夏科进砼业有限公司副总经理需要消耗1. 55万吨石灰石，1200吨煤，88万度电，并产生1兼技术负责人。

万吨二氧化碳及十余吨二氧化硫和氧化氮等的污染，由此看来[单位地址]宁夏银川市金凤区长城中路五里台新村宁夏科进砼混凝土增效剂的使用给混凝土生产节约的水泥用量所产生的

业有限公司（750002）

（上接第27页）

碱-骨料反应，作为传统的防冻剂材料如硝酸钠、亚硝酸钠、

剂复合使用也会存在稳定性问题，如木钙和萘系高效减水剂复碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、硫氰酸钠等含有大量的碱（R2O）

，合易出现沉淀，可采用木钠代替木钙使用。

因此要有所限制，表2列出常用原料的含碱量；另一方面，高剂量的亚硝酸盐会引起应力腐蚀和晶格腐蚀。

4 结论

表2 外加剂常用原料的含碱量 %

（1）防冻泵送剂应使混凝土内部在负温下保持一定的液相水，显著促进、加快水泥水化，使泵送混凝土强度能较快增长，KOH NaOH K 2CO 3Na 2SO 4NaNO 3NaNO 2NaCl 并且不降低混凝土的后期强度和耐久性能。

65. 8

77. 55

44. 8

43. 6

44. 9

36. 5

51. 7

（2）防冻泵送剂在组成设计上要考虑多组分的“超叠加效应”，使其具有高效性能，但应注意材料选择上的一些限制。

③不能使用易释放氨气的原材料，这是由于这类材料，使

（3）防冻泵送剂向着无氯、低（无）碱、低掺量、环保型、混凝土工程在使用阶段，会释放氨气污染室内空气，如典型的低负温稳定的液体方向发展。

具有很好的防冻和塑化效果的尿素、硝铵等，防冻剂是纳入（4）防冻泵送剂的性能，应该参考《混凝土防冻剂》JC 强制性认证的唯一的外加剂，《混凝土外加剂中释放氨的限量》475-2004、《混凝土泵送剂》JC 473-2001和《混凝土外加剂》GB 18588-2001中规定混凝土外加剂释放氨的量不大于0. 1%。GB 8076-2008中的泵送剂，针对混凝土防冻泵送剂的性能特作为这一点对选择高效减水剂也应加以注意，氨基磺酸盐减点，结合十多年来我国混凝土防冻泵送剂的生产和应用经验，水剂也会超标，如释放氨的量：氨基磺酸盐减水剂为0. 184%，编制出《混凝土防冻泵送剂》行业标准。

三聚氰胺类减水剂为0. 054%，萘系减水剂为0. 025%。

参考文献

④硝酸钙、亚硝酸钙不好用，配制的液体防冻泵送剂极[1] 王子明，潘科峰.混凝土防冻剂配制新思路[J].低温建筑技术.

易出现沉淀，需水量大，混凝土拌合物坍落度损失快。

2005（4）：15-16.

⑤有机类防冻组分，防冻效果好的如聚乙二醇脂、乙二[2] 王谦，鲁统卫.新型高效混凝土负温泵送剂的研究与应

醇等价格很贵，价格相对较便宜的如甲醇，有些厂家使用，但用[J].低温建筑技术，2009（4）:11-14.应注意甲醇对环境影响不好。

⑥对于减水剂的选择也非常重要，减水剂的品种不同在低[作者简介]鲁统卫，研究员，主要从事混凝土及混凝土外加剂的研究。

负温下具有不同的稳定性，在这方面，一般地说，新型三聚氰胺、氨基磺酸盐系、聚羧酸系减水剂较好；另一方面不同减水

[单位地址]济南市天桥区无影山路29号（250031）

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