【摘要】通过对LNC-53型负温混凝土防冻泵送剂性能的研究，总结了掺防冻泵送剂负温混凝土在负温条件下强度发展规律。结果表明，掺LNC-53型负温防冻泵送剂可在-5～-15℃ 的条件下确保结构实体混凝土强度能持续增长，免于冻害。
【关键词】防冻泵送剂；负温混凝土；强度；恒负温；变负温
我国三北地区由于区域条件所致，气候环境差异很大，东北、华北、西北三个地区各有自己的特色。冬期施工所采取的施工措施也不尽相同，防冻泵送剂作为一种能够使泵送混凝土不产生冻害，而且在负温条件下能顺利进行浇筑所必不可少的外加剂，其所具有的性能指标也不尽相同。以华北的京、津地区为代表，该地区生产的防冻泵送剂的厂家很少，大部分以生产早强型泵送剂为主，其产品也多数以-10℃为最低使用温度，该类防冻泵送剂到东北以及西北的大部分地区很难进行使用和大面积推广应用（包括华北地区的早强防冻剂也很难在我省推广应用）。我省目前防冻泵送剂的研究与应用工作也正在开展，但也存在一些难点，主要是因为冬季严寒的气候下，混凝土在低温或负温下的流变性能与常温下的有所不同。泵送混凝土的塌落扩展度Sf减小，且防冻组份或早强组份会造成混凝土坍落度Sl损失增大，这对商品混凝土的运输和混凝土的远距离泵送也造成很大的不便。因此，发展适应于我国三北地区能普遍推广应用的、负温下全天候的、具有高技术含量的混凝土防冻泵送剂，对保证我国寒冷地区工业与民用建筑、市政、桥梁、公共设施等工程的质量将起到积极的作用。
黑龙江省寒地建筑科学研究院在2002年申报了省科技厅科技攻关项目—LNC-53型负温混凝土防冻泵送剂的研究与应用，目前已完成了课题的大部分试验研究工作，并在部分工程中进行试点应用，取得了良好的效果。以下是LNC-53型防冻泵送剂负温混凝土强度发展规律试验研究的部分内容。
1 原材料
（1） 水泥：哈尔滨水泥厂产天鹅牌P．0 42．5普硅水泥，fcu.28 =46．8MPa；
（2） 细集料：哈尔滨港务局砂场产中砂，M =2．67，含泥量=1．35% ；
（3） 粗集料：哈尔滨玉泉采石场产玄武岩碎石，粒级为5～31．5ram．压碎指标为3．12%；
（4） 水：哈尔滨市自来水；
（5） 外加剂：黑龙江省低温建筑科学研究所中间试验厂产LNC-53型负温混凝土防冻泵送剂。
2 试验方案
2．1 试验配合比的确定
按JCA73—2001《混凝土泵送剂》标准中5．2．2条规定进行。
水泥用量确定为390kg／m3，Sp=44% ．各材料用量如表1：
表中用水量根据LNC-53防冻泵送剂的减水率计算所得，实际成型混凝土时依Sl、Sf的控制值做上下调整。
2．2 基准混凝土的确定
我国目前尚未有防冻泵送剂的行业标准或国家标准，对于基准混凝土我们以下面的3种来进行试验对比：
（1） 不掺任何外加剂的标准养护混凝土，Sl控制在80±10mm；
（2） 掺加防冻泵送剂中的泵送组份的标准养护混凝土，Sl控制在180±20mm；
（3） 掺加防冻泵送剂中的防冻组份的负温养护混凝土，Sl控制在80±120 mm。
2．3 试验条件的确定
（1） 负温温度确定为-5℃ 、-l0℃ 、-l5℃ ，采用冰箱进行冷冻，冰箱温度由控温仪控制，上下波动范围为1℃ ；
（2） 预养温度控制为20±2℃，采用恒温恒湿标准养护室；
（3） 采用变负温环境进行对比试验，试件置于自然室外养护，试件内部与外部温度采用温度自动采集仪记录；
（4） 预养时间的确定见表2。
室外自然养护变负温条件下，我们增加了立即受冻的试验，主要是考虑到工程施工中的实际情况，对比试验室与工程实际的差别。上表中3个负温温度下的预养度时积为JC475{混凝土防冻剂》本次修订后的新指标。
3 LNC-53型防冻泵送剂负温混凝土强度发展
3．1 三个基准混凝土强度发展
3．2 冰箱恒负温环境下混凝土强度发展
从图2中LNC-53负温混凝土与纯防冻负温混凝土的同龄期抗压强度比的数据对比来看，掺LNC-53防冻泵送剂混凝土负温下强度均高于掺纯防冻剂负温混凝土同龄期的强度，数值都在100%以上，并且-15℃ 温度下的同龄期抗压强度比均高于-10℃和-5℃温度下的值，原因可能是防冻泵送剂中的减水组份起到减少混凝土中的用水量，从而提高了混凝土中液相浓度，降低了混凝土中液相冰点。-15℃条件下LNC-53的掺量最大，达到占水泥质量的7．0% ，其中所包含的减水泵送组份的含量也相应为最大，在相同坍落度的基础上，其减水率也最高，因此相对于相同温度下的纯防冻剂混凝土，其同龄期抗压强度比也提高幅度最大。因此，在工程中，相同负温条件下，一般防冻泵送剂的掺量可较纯防冻剂的掺量低2% 一3%左右，但前提是，防冻泵送剂的减水率必须达到15% 以上。
掺LNC-53防冻泵送剂混凝土在负温下虽然随气温的下降，其强度的发展速率减慢，强度绝对值不高，但R-7+28 、R-7+56、R28抗压强度比却随温度的降低而提高，这在图3中可以明显体现出来。这是LNC-53防冻泵送剂的一个特点，其不仅具有显著的防冻效果，还可增加基准混凝土的坍落度达l00mml以上，同时可减少用水量10% 一15%，减少了混凝土内部可冻结水，负温下早期强度提高。
若以掺LNC-53防冻泵送剂混凝土与掺纯减水泵送剂的混凝土进行对比试验，从图4中与基准2混凝土R-7+28、R-7+56、R28的抗压强度比柱状图高度来看，-5、-10、-15℃三种温度下的数值并没有统一的规律，三者之间的抗压强度比相近，且R-7+28、R-7+56、R2的比值都在95%~105%之间，这与图3中的相对于基准1混凝土比值相差15%~25%。原因主要是防冻剂中的防冻组份与泵送组份的功能不同所造成，基准1与基准2混凝土的最终强度存在20% 以上的差异。因此，防冻泵送剂的行业标准或地方标准进行制订时，应充分考虑基准混凝土的定义问题，即以谁为基准的问题。
3．3 室外自然环境变负温条件下混凝土强度发展
为了研究LNC-53防冻泵送剂在实际工程中的应用技术，本项目也进行了冬季室外自然环境变负温条件下LNC-53负温混凝土的强度发展规律试验，试验日期为2002．10．25— 2003．01．25，并对此期间的天气最高温度与最低温度进行了记录，试验结果见图5。
从试验的情况分析，成型完毕后的混凝土在室内20℃环境中进行必要的预养升，对混凝土在负温环境中强度发展有很大的益处，特别是早期，混凝土的持续增长率较高。而成型完成后立即受冻的混凝土，其早期强度与预养6h后再受冻的混凝土相差1倍以上，但掺LNC-53防冻泵送剂的混凝土立即受冻后并没有产生不可修复的冻结损伤，其在-60d龄期后强度迅速增加，并在-90d时接近于预养4h再受冻混凝土的同龄期强度值。
3．4 LNC-53型防冻泵送剂在工程结构中强度发展情况
LNC-53型防冻泵送剂于2001年、2002年冬季在许多大型工程中进行了试点应用，课题组对LNC-53防冻泵送负温混凝土结构实体的强度发展进行了现场跟踪检验，并对2001年l2月施工的哈尔滨胜达女士商城四层顶板C50级混凝土、2002年11月施工的龙垦麦芽工程 筒仓基础（25级混凝土进行了内部温度监测。其中女士商城工程施工时节最低气温为-27℃，平均气温为18．5℃左右，龙垦麦芽工程施工时节最低气温为-10℃，平均气温为-6．3℃。通过对实体同条件养护-7、28d抗压强度的测试（见表4），实体同条件下的养护试件与实验室的恒负温与变负温养护试件存在一定的差异，实体-7d抗压强度比31．2% 、23．2% 要分别高于试验室数据15．8% 、19．6% ，-28d也是相同的规律。
4 结语
通过对LNC-53型防冻泵送剂负温混凝土的强度发展规律研究，并确定三种基准混凝土进行强度发展的对比试验，同时结合工程实体强度发展的实际情况来分析：
（1） LNC-53防冻泵送负温混凝土在-5、-10、-15℃环境下，强度能够持续增长，能够保证混凝土结构的安全越冬以及后续施工的要求。
（2） 在冬期施工中，防冻泵送剂的使用效果要明显优于纯防冻剂，掺防冻泵送剂负温混凝土的强度发展速率高于纯防冻剂混凝土。二者之间的差距大于20%。
（3） 由于LNC-53型防冻泵送剂具有明显的增加混凝土的初始坍落度以及减水效应，掺人负温混凝土中能够明显地降低混凝土的用水量，从而达到降低液相冰点的作用，因此LNC-53型防冻泵送剂的掺量要低于同类防冻泵送剂以及纯防冻剂。
（4） 恒负温条件下与变负温条件下的LNC-53负温混凝土，其强度发展不尽相同。变负温条件下养护的试件，其强度要明显高于恒负温条件下养护的试体同龄期强度的10% 以上，但两种养护条件下的负温转正温强度几乎相同。
（5） LNC-53型防冻泵送剂在工程实际中的使用效果与试验室条件下的试验结果有一定的差异，从-7d的发展速率来看，其值一般在20% ～30%之间。而试验室恒负温冰箱中的数值一般在15% 一20%左右，相差5% －10% ，-28d龄期时的负温强度发展也有相似的规律。
（6） 对于防冻泵送剂的对比基准混凝土的确定，尚未有统一的确定，通过此次试验的三种基准混凝土的对比，不同基准混凝土存在着一定的抗压强度比差，这将直接影响防冻泵送剂产品质量指标的确定，因此，在制定行业标准、地方标准或企业标准时确定基准问题极其重要，既不能依从于JC473的指标，也不能依从于JC475的指标。看来防冻泵送剂有其自身的特点与作用，应单独制订标准。
