早期受冻对混凝土结构性能的影响

拌合水的冻结和变相

纯水在常压下冷却到0摄氏度就会结冰。如果混凝土中没有添加外加剂，在 -3 ° c 之前，8% (质量分数)的混合水会结冰，一部分搅拌水渗入水泥颗粒的孔隙。由于毛细现象，这部分水的冰点较低，因此在零下40摄氏度以上时，水泥浆中的混合水不会全部结冰。

防冻物质掺入水泥后，与水混合成为该物质的溶液。由于防冻成分降低了水的冰点，一部分液相保留在混凝土搅拌水中。液相的量与环境温度、防冻组分的冰点、含量、混凝土中的孔隙半径等因素有关。然而，混凝土中的毛细孔尺寸与混凝土在冻结前的预养护程度直接相关。随着水泥水化程度的增加，水泥浆中的游离水减少，毛管孔径变小。

负温对新拌混凝土的影响

当新拌混凝土温度低于0 ° c 时，混合物中的水分变成冰，体积膨胀9% ，混凝土遭受冻害，冻害程度取决于冻结温度、水胶比、冻前养护时间和混凝土内部结构的孔隙度。

试验表明，由于冻结从外到内的不断发展，无防冻液混凝土的冻胀力会产生越来越大的静水压力。当这种压力超过混凝土的抗拉强度时，结构中的孔隙就会爆裂，产生裂缝，裂缝继续向内部扩展，对结构造成不可逆的破坏。混凝土内部结构松散，骨料和水泥浆受损，内部产生许多裂缝。不仅破坏了后期强度，还降低了钢筋的抗冻性、抗渗性和粘结强度。在显微镜下观察，其内部孔径较大，这是混凝土中水迁移过程造成的。

混凝土掺入防冻剂后，部分掺入的水为负值，但不冻结，以保证水化反应的持续进行。

需要注意的是，混凝土的冻害程度与混凝土内部孔隙结构有着非常重要的关系。混凝土内部孔隙率越低，孔隙半径越小，混凝土的冻害越小。这是因为:

1)毛细孔越细，其中水的冰点越低。

2)混凝土中存在一定数量的微气泡，当孔隙中的水冻结时，未冻结的水在水压力作用下可以通过渗透或毛细管流入孔隙，从而降低水压力和混凝土内部裂缝。提高混凝土结构冻结前孔隙率的方法是在混凝土中进行一次性正温度预养和掺加引气剂。这种气泡分散，直径在0.025ー0.25 mm 之间，气泡应控制在混凝土体积的2% ー4% 。

低温下混凝土的临界强度

据了解，混凝土成型后立即冻结，其强度损失率高达30% ー70% ，水灰比越大，强度损失率越高。冻结前标准养护时间越长，强度损失越小。当水灰比为0.6.水灰比为0.5时，当水灰比为0.6.水灰比为0.5时，当水灰比为0.6.水灰比为0.5时，预养护时间为18h，后养护强度损失不大。因此，我国规范将混凝土冻结前的最小强度定义为临界强度。

普通混凝土用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制时，临界强度应为设计标准值的30%;用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土应为设计混凝土强度标准值的40%;但当混凝土强度等级为C10及以下时，不得低于5MPa。

掺加防冻剂的混凝土，当室外环境气温明显低于-15℃时，不得影响小于4MPa;当室外平均气温低于

在零下30摄氏度，不少于5兆帕。为了安全起见，目前混凝土的一般控制高达5兆帕，然后冻结。施工单位必须在混凝土浇筑后采取可靠的覆盖保温措施，使混凝土在冻结前得到良好的预养护，尽快达到临界强度。

应纠正的几个错误理解

1)采用可以提高我国混凝土进行强度不同等级的办法来弥补施工中因混凝土受冻引起的损失。冬施工程中，一些建筑施工管理单位人员认为影响混凝土已采取有效提高教学设计工作强度等级办法，受点冻后期强度还可通过满足系统设计发展要求。殊不知混凝土虽强度判定一个合格，但因早期受冻其内部控制结构已形成具有许多损伤，如内部微裂纹、集料界面的松动、混凝土与钢筋的粘结力、抗渗性、抗冻性等耐久性指标的下降已是不可弥补的了。

2)冬初、初春气温不太低，混凝土冻害程度低。

3)冬季施工时采用了混合防冻剂的措施，不再需要覆盖热绝缘材料或一块待完成的盖板

是完全错误的。即使混凝土已经掺入防冻剂，也需要采取预养护措施，并覆盖保温材料。只有当混凝土达到临界强度时，才能避免冻害和破坏后期强度和耐久性的危险。所以，我们千万不要以为加了防冻液就万事大吉了。或者混凝土浇筑完成时，原材料的发热和水化热已经全部散失，混凝土覆盖后已经冻结。

防冻剂以及作用影响机理

防冻剂是一种可以降低混凝土中液相冰点的物质。随着溶液温度的降低，冰开始沉淀，溶液的浓度增加，当温度再次下降时，部分冰会沉淀，当物质的溶液形成时，冰和物质的溶液达到最低共同融点。当溶液浓度一定时，凝固点降低值越大，共熔点越低，降低凝固点的能力越强。

掺外加剂的新拌混凝土的冰点与同浓度水溶液的冰点基本一致，但均低于-0.5~1℃。这是因为新拌混凝土还含有溶解在水泥中的其他离子。