หลักการของสารป้องกันการแข็งตัวของคอนกรีตคืออะไร?

เมื่ออุณหภูมิโดยรอบลดลงเหลือประมาณ 0 องศา จำเป็นต้องมีมาตรการทางเทคนิคพิเศษสำหรับการก่อสร้างคอนกรีต นี่เป็นความรู้ทั่วไปในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง อย่างไรก็ตาม การระบุสาเหตุของความเสียหายจากการแช่แข็งและมาตรการการก่อสร้างที่เกี่ยวข้องนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ต่อไปนี้นำเสนอมุมมองบางส่วนตามประสบการณ์การทำงานเฉพาะและการอ้างอิงถึงวรรณกรรมที่เกี่ยวข้อง

มีมาตรการก่อสร้างคอนกรีตในช่วงฤดูหนาวมากมายด้วยวิธีการกักเก็บความร้อนแบบครบวงจรที่นิยมใช้กันในภาคเหนือของจีน ด้านล่างนี้เรามุ่งเน้นไปที่กลไกความเสียหายจากการแช่แข็งและหารือเกี่ยวกับกลไกการละลายน้ำแข็งของวิธีการกักเก็บความร้อนแบบครบวงจร

1. กำลังวิกฤตของคอนกรีต

ในการก่อสร้างฤดูหนาว เมื่อคอนกรีตถึงเกณฑ์ความแข็งแรง โครงสร้างจะก่อตัวขึ้นเพียงพอที่จะต้านทานความเสียหายจากน้ำค้างแข็ง ดังนั้นคอนกรีตจะไม่ได้รับความเสียหายจากการแช่แข็งเมื่อถึงเกณฑ์ที่กำหนด ความแข็งแกร่งนี้เรียกว่าความแข็งแรงต้านทานน้ำค้างแข็งที่สำคัญ- การแนะนำความแข็งแรงต้านทานน้ำค้างแข็งที่สำคัญถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในทฤษฎีการก่อสร้างคอนกรีตในฤดูหนาว และเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการกำหนดมาตรการการก่อสร้างในฤดูหนาว เป้าหมายของการก่อสร้างคอนกรีตฤดูหนาวคือเพื่อให้แน่ใจว่าคอนกรีตเข้าถึงได้ความแข็งแรงต้านทานน้ำค้างแข็งที่สำคัญโดยเร็วที่สุด

การทดลองและการปฏิบัติจำนวนมากได้แสดงให้เห็นว่ากำลังต้านทานการแข็งตัวของคอนกรีตที่สำคัญมีความสัมพันธ์กับปัจจัยต่างๆ เช่น ชนิดของซีเมนต์ อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ และอัตราการเย็นตัว นอกจากนี้ ความแข็งแรงต้านทานน้ำค้างแข็งที่สำคัญยังแตกต่างกันระหว่างคอนกรีตธรรมดาและคอนกรีตผสมกับสารป้องกันการแข็งตัวของคอนกรีต โดยทั่วไป คอนกรีตที่ผสมสารป้องกันการแข็งตัวของคอนกรีตจะมีความต้านทานต่อการแข็งตัวของคอนกรีตต่ำกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับคอนกรีตธรรมดา เนื่องจากการใช้สารป้องกันการแข็งตัวของคอนกรีตช่วยลดปริมาณน้ำ ส่งผลให้ผลึกน้ำแข็งกระจายตัวมากขึ้นและอ่อนตัวลง ซึ่งช่วยลดผลกระทบของการแข็งตัวของน้ำค้างแข็ง

2. กลไกของสารป้องกันการแข็งตัวของคอนกรีต

สารป้องกันการแข็งตัวของคอนกรีตได้รับการคิดค้นขึ้นตามกลไกความเสียหายจากน้ำค้างแข็งของคอนกรีต โดยผสมผสานทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแรงต้านทานน้ำค้างแข็งที่สำคัญ อัตราการก่อตัวของน้ำแข็งที่เหมาะสม และการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของผลึกน้ำแข็ง โดยทั่วไปจะประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสี่ส่วน หน้าที่ของแต่ละองค์ประกอบมีดังนี้:

2.1 องค์ประกอบความแข็งแกร่งในช่วงเริ่มต้น

องค์ประกอบความแข็งแกร่งตั้งแต่เนิ่นๆ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนากระบวนการก่อสร้าง ในขั้นเริ่มต้นของการตั้งค่า สิ่งสำคัญคือต้องหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนที่มากเกินไปซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับแผ่นพื้นได้ หน้าที่หลักของส่วนประกอบนี้คือการเร่งการเซ็ตตัวและการแข็งตัวของคอนกรีต เพื่อให้คอนกรีตเข้าถึงได้ความแข็งแรงต้านทานน้ำค้างแข็งที่สำคัญโดยเร็วที่สุด หลังจากถึงจุดแข็งวิกฤติแล้ว ก็สามารถเร่งอัตราการแข็งตัวได้อีก โดยเอาชนะการเติบโตด้านความแข็งแรงที่ช้าซึ่งเกิดจากอุณหภูมิติดลบหรือต่ำ

2.2 ส่วนประกอบกักอากาศ

ส่วนประกอบนี้จะทำให้เกิดฟองอากาศขนาดเล็กระดับไมครอน (ฟองอากาศที่เป็นประโยชน์) เข้าไปในคอนกรีต หน้าที่ประกอบด้วย:

การตัดและปิดผนึกรูพรุนที่เชื่อมต่อกันภายในคอนกรีต (รูพรุนที่เป็นอันตราย) ช่วยลดการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวในระหว่างการแข็งตัวของน้ำค้างแข็ง

ฟองอากาศที่เข้าไปทำหน้าที่เป็นช่องว่าง "บัฟเฟอร์" ที่ดูดซับแรงดันการขยายตัวจากผลึกน้ำแข็ง ช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายจากน้ำค้างแข็ง การนำอากาศเข้าสู่คอนกรีต 3.5% สามารถดูดซับการขยายตัวของปริมาตรได้มากถึง 6.6% จึงช่วยเพิ่มความต้านทานการแข็งตัวและความทนทานของคอนกรีตในระยะยาว

2.3 ส่วนประกอบลดน้ำ

ส่วนประกอบลดน้ำมีหน้าที่ดังต่อไปนี้:

การลดปริมาณน้ำผสม ส่งผลให้ปริมาณน้ำอิสระทั้งหมดลดลง ซึ่งจะช่วยลดปริมาณน้ำที่สามารถแข็งตัวได้ (โดยยังคงรักษาปริมาณน้ำแข็งที่เหมาะสมไว้) ซึ่งจะช่วยบรรเทาความเครียดภายในที่เกิดจากการแข็งตัวของน้ำค้างแข็ง

ส่วนประกอบลดน้ำช่วยกระจายน้ำที่เกาะตัวและกำจัดฟองน้ำที่ชำรุดด้วยเอฟเฟกต์การกระจายตัว สิ่งนี้จะเปลี่ยนผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่ให้เป็นผลึกที่ละเอียดยิ่งขึ้น ปรับสภาพแวดล้อมการให้น้ำของซีเมนต์ให้เหมาะสม และลดแรงกดดันการขยายตัวที่เกิดจากน้ำค้างแข็ง

2.4 ส่วนประกอบสารป้องกันการแข็งตัว

ส่วนประกอบนี้มักประกอบด้วยเกลืออนินทรีย์ที่ลดจุดเยือกแข็ง สรุปผลกระทบได้ดังนี้:
เมื่อเติมส่วนประกอบป้องกันการแข็งตัว (เช่น NaNO₃ ที่ความเข้มข้น 2%) ลงในสารละลาย จุดเยือกแข็งของสารละลายจะลดลงเหลือประมาณ -1.5 องศา เมื่ออุณหภูมิลดลงอีก น้ำอิสระที่อยู่ใกล้ด้านที่ได้รับผลกระทบจากน้ำค้างแข็งจะเริ่มแข็งตัว ส่งผลให้เกลืออนินทรีย์ตกตะกอน ความเข้มข้นของเกลือในน้ำอิสระที่เหลือจะเพิ่มขึ้น (ลดจุดเยือกแข็งลงอีก) กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปเมื่ออุณหภูมิลดลง (เช่น ถึง -5 องศา ) และน้ำที่อิสระมากขึ้นจะกลายเป็นน้ำแข็ง กระบวนการต่อเนื่องนี้จะคงอยู่จนกว่าจะถึงจุดยูเทคติกต่ำสุดของโซเดียมไนเตรต ซึ่ง ณ จุดนี้น้ำอิสระทั้งหมดในรูพรุนจะกลายเป็นน้ำแข็ง
ดังนั้น หน้าที่หลักของส่วนประกอบสารป้องกันการแข็งตัวคือเพื่อให้แน่ใจว่ามีน้ำที่เป็นของเหลว (น้ำที่เย็นยิ่งยวด) ภายในคอนกรีตอยู่เสมอ ช่วยให้ซีเมนต์ชุ่มชื้นต่อไปได้แม้ภายใต้สภาวะเยือกแข็ง

กลไกของสารป้องกันการแข็งตัวของคอนกรีตมีความซับซ้อนและหลากหลาย ไม่มีส่วนประกอบสารป้องกันการแข็งตัวที่ใช้ได้ในระดับสากลเพียงชนิดเดียวในโลก "สารป้องกันการแข็งตัว" เป็นเพียงผลขั้นสุดท้ายที่เกิดจากการทำงานร่วมกันของความแรงตั้งแต่ต้น การกักเก็บอากาศ การลดปริมาณน้ำ และส่วนประกอบป้องกันการแข็งตัว นอกจากนี้ประสิทธิภาพของสารป้องกันการแข็งตัวของคอนกรีตยังสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดกับเงื่อนไขการก่อสร้างเฉพาะ การก่อสร้างคอนกรีตฤดูหนาวเป็นโครงการระบบทั่วไปที่ต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างครอบคลุม