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1、防冻混凝土与抗冻混凝土的区别导言冬期施工的混凝土，主要是采取技术措施预防混凝土浇筑后，在未达到受冻 临界强度以前不发生冻胀破坏就达到了技术要求，应称为“防冻混凝土”。而结 构设计有抗冻等级要求，混凝土自身应具有长期抵抗冻融循环能力的，才应称为 “抗冻混凝土”。在相关标准规范中，查不到“防冻混凝土”的术语，仅能查到“掺防冻剂的 混凝土”或“冬期施工的混凝土”等词语；抗冻混凝土在规范中的术语是：抗冻 等级等于或大于 F50 级的混凝土。实际上这两种混凝土技术要求完全不同，但 标准规范没有给出“防冻混凝土”的定义，或有些施工人员对标准规范学习不够， 因此容易引起一些施工人员对这两种混凝土产生误解或混
2、淆。譬如：误认为“抗 冻混凝土就是掺防冻剂的混凝土”、或“大热天为什么要浇筑抗冻混凝土？”等。 这些误解可能造成对抗冻混凝土的生产、浇筑和养护等环节的重视不够而影响到 工程质量。防冻混凝土防冻混凝土的技术要求是：在冬期施工过程中，采取可靠的技术措施，使混 凝土浇筑后尽早凝结硬化，并在未达到受冻临界强度以前不得发生冻胀破坏。当气温在04工时，水的活性较低，水泥的水化反应极其缓慢，混凝土的 强度发展不能达到要求。当温度低于0C时，混凝土内部水分大部分冻结。水结 成冰后产生 9%的体积膨胀，混凝土结构将遭致永久性破坏；另外，水结成冰后， 混凝土中没有足够的液态水参与水泥的水化反应，混凝土的强度增长极
3、慢甚至停 止。因此，冬期施工浇筑的混凝土宜掺入早强剂或防冻剂，并应在混凝土凝结硬 化初期，采取适当的保温或增温措施，充分利用混凝土自身热量或外部热量（如 电热法、暖棚法等），确保混凝土浇筑后的起始养护温度：严寒地区不低于 10C； 寒冷地区不低于5C,使混凝土强度具备正常增长的条件，尽快的获得受冻临界 强度。1. 冬期施工采取的技术措施冬期施工是混凝土工程质量事故的多发季节，这是由于准备工作时间短，技 术要求复杂，某一环节跟不上或仓促施工造成的。因此，应根据当地多年气象资 料统计，提前做好周密计划和冬施准备工作，避免发生工程质量事故。冬期施工 采取的技术措施主要有：（1）材料预热法：即先将水及
4、砂、石预先加热，再用于搅拌混凝土；（2）蓄热保温法：即采用保温材料覆盖浇筑后的混凝土，使混凝土浇筑后 在一定时间内保持不降温或缓慢降温；（3）暖棚法：即在施工现场搭建保温加热暖棚，使混凝土浇筑后在暖棚内 正温环境条件下养护，有条件时最好搅拌、浇筑也在暖棚内进行；4）掺入早强剂或防冻剂。此外，冬期施工的混凝土宜适当提高水泥用量，或采用早强水泥，以及采用 高性能减水剂或高效减水剂，尽量减少用水量等技术措施。采取以上技术措施的目的，是为了控制和提高混凝土的出机温度和入模后温 度，确保混凝土浇筑后强度具备正常增长的条件，在未达到受冻临界强度以前不 发生冻害。2. 关于早强剂和防冻剂当今世界混凝土破坏原
5、因按重要性排列的顺序是：钢筋锈蚀、寒冷气候下的 冻害、侵蚀环境的物理化学作用。因此，掺用早强剂或防冻剂的混凝土应注意要 限制氯盐含量，氯盐是诱发钢筋锈蚀的一个很重要因素，预应力混凝土和钢筋混 凝土应严格按有关标准规范规定控制混凝土中的最大氯离子含量，避免发生工程 质量事故，造成巨大浪费，国内外许多工程已为此付出了惨重代价。1）混凝土早强剂与组分能加速混凝土早期强度发展的外加剂称为早强剂。在实际使用中，大多为复 配早强剂，无机盐类对混凝土后期强度不利；氯盐早强剂会引起钢筋锈蚀；硫酸 盐早强剂可能产生体积膨胀，使混凝土耐久性降低；钠盐早强剂将增加混凝土中 碱含量，与活性二氧化硅骨料产生碱骨料反应。
6、早强剂过量加入，虽然混凝土 早期效果好，但后期强度损失大，盐析加剧影响混凝土饰面；增加混凝土导电性 能及增大混凝土收缩开裂的危险。混凝土早强剂的主要组分有：氯化钠、氯化钙、 硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝、重铬酸钾、三乙醇胺、三异丙醇胺、甲醇、乙醇、甲 酸钙、草酸锂、乙酸钠等。2）混凝土防冻剂与组分能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂称为防冻剂。防冻剂绝大多数是复合外加剂，应控制早强组分和防冻组分无机盐类的掺入量，否则使用不当会引起混凝土后期强度倒缩、钢筋锈蚀及碱骨料反应发生。混凝土防冻剂的主要组分有：防冻组分（如亚硝酸钠、氯化钠、甲醇、尿素、氯化钙、碳酸钾等）、引气组分（如
7、松香皂、松香热聚物、烷基磺酸钠等）、早强组分（如硫酸钠、氯化钙、硝酸钙、三乙醇胺等）、减水组分（如萘系、三聚氰 胺、氨基磺酸等）。3. 关于早强剂和防冻剂的选用我国现行标准混凝土外加剂应用技术规范GB50119 ）第7.3.1条规定:（1 ）在日最低气温为0-5C,混凝土采用塑料薄膜和保温材料覆盖养护 时，可采用早强剂或早强减水剂；（2 ）在日最低气温为-5 -10C、-10 -15C、-15 -20C,采用上款保 温措施时，宜分别采用规定温度为-5C、-10C、-15C的防冻剂。临界强度是冬期浇筑的混凝土在受冻以前必须达到的最低强度。我国行业标准建筑工程冬期施工规程JGJ104规定：根据当地
8、多年气象 资料统计，当室外日平均气温连续5d稳定低于5C即进入冬期施工；当室外日 平均气温连续5d高于5C时解除冬期施工。该规程规定冬期浇筑的混凝土 受冻临界强度为：（1）普通混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制时，应为设计的混 凝土强度标准值的 30%；采用矿渣硅酸盐水泥配制时，应为设计的混凝土强度标准值的40% ；但混凝土强度等级为C10及以下时不得小于5.0MPa。(2 )掺用防冻剂的混凝土，当室外最低气温不低于 -15工时不得小于4.0MPa ；当室外最低气温不低于-30C时不得小于5.0MPa。混凝土中掺入合格的防冻剂后，能降低水的冰点，并改变了冰晶结构，使混 凝土在负温条件下不
9、会发生冻胀破坏，且仍有足够的液态水使水泥的水化作用得 以继续进行；转入正温后，混凝土强度能进一步增长，达到或超过设计强度要求。 因此，规程规定掺用防冻剂的混凝土受冻临界强度明显比不掺的低。抗冻混凝土抗冻混凝土是指结构设计要求混凝土具有长期抵抗冻融循环的耐久性能，即 满足结构设计规定的抗冻级别。当抗冻混凝土在冬期环境下浇筑时，还必须采取冬期施工的技术措施。抗冻 混凝土无论在什么季节施工，都必须掺引气剂来达到结构设计的抗冻级别要求， 提高混凝土含气量(4%6% )是提高混凝土抗冻性能最有效的技术措施。应用 抗冻混凝土的工程主要有：水工、港口、桥梁及公路等。1. 抗冻等级和抗冻标号根据 GB/T50
10、082-2009 标准，混凝土抗冻性能按试验方法不同，分抗冻等 级和抗冻标号。抗冻等级用符号 F 表示，而抗冻标号是用符号 D 表示，两种方 法均采用龄期 28d 的试件在吸水饱和后，检测其承受反复冻融循环下的性能变 化。抗冻等级是以试件相对动弹性模量下降至不低于 60或者质量损失率不超 过5时的最大冻融循环次数来确定；抗冻标号是以抗压强度损失率不超过25 或者质量损失率不超过 5时的最大冻融循环次数来确定。常用的混凝土抗冻等 级有：F50、F100、F150、F200、F250、F300等，分别表示混凝土能够承受反 复冻融循环次数为 50、100、150、200、250 和 300 次。2.
11、 影响混凝土抗冻性的因素影响混凝土抗冻性的主要因素是平均气泡间距、水胶比、含气量、骨料和胶 凝材料等。（1）平均气泡间距平均气泡间距是影响混凝土抗冻性最主要的因素，平均气泡间距越大，则冻 融过程中毛细孔中的静水压力和渗透压力越大，混凝土的抗冻性越低；一般平均 气泡间隔系数在500pm以下可获得高抗冻混凝土。（2）水胶比水胶比越大，混凝土中可冻水的含量越多，混凝土的结冰速度越快；气泡结 构越差，平均气泡间距越大；混凝土强度越低，抵抗冻融的能力越差。水胶比在 0.45-0.85范围内变化时，不掺引气剂的混凝土抗冻性变化不大，只有水胶比 小于 0.45 以后，抗冻性才随水胶比的降低而明显提高；水胶比
12、小于 0.35 的混凝 土，即使不掺引气剂，也有较高的抗冻性。（3）含气量在一定范围内，含气量越多，混凝土的抗冻性越好。但含气量超过一定范围 时，混凝土的抗冻性反而降低，原因是含气量增加在降低平均气泡间距的同时， 降低了混凝土强度（混凝土含气量每增加 1%抗压强度下降 3%-5%）。一般当 所用的天然骨料的最大粒径为 10-40mm 时，使新浇混凝土中的含气量达到 4%-7%，可获得足够的抗冻性。（4）混凝土强度当静水压力和渗透压力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土即产生冻融破坏。因此作为表征抵抗冻融破坏能力的混凝土强度对混凝土抗冻性也有影响。当含气量或平均气泡间距相同时，强度高的混凝土抗冻性高于
13、强度低的混凝土。但相对 而言，强度对混凝土抗冻性的影响程度远没有气泡结构大。（5）骨料当骨料吸水饱和，受冻后在骨料孔隙和骨料-水泥浆界面产生静力压力，超 过骨料或界面强度时就产生冻害。因此，影响骨料抗冻性的主要因素是骨料吸水 率和骨料尺寸。用吸水率大的骨料（如轻骨料）配制抗冻混凝土更依赖引气剂的 掺入；骨料尺寸越大，受冻后越容易破坏，但细骨料对混凝土的抗冻性影响不大。 此外，骨料的坚固性、风化程度、粘土含量、杂质含量等对混凝土抗冻性也有影 响。（6）水泥品种和用量水泥中随混合材掺入量的增加，混凝土的抗冻性降低，因此抗冻混凝土用硅 酸盐水泥配制要优于用其它品种的水泥。对于非引气混凝土，水泥品种和
14、用量对 混凝土抗冻性有一定的影响，而对于引气混凝土，这种影响不大。（7）混合材粉煤灰掺量在一定范围内，且强度和含气量相同的条件下，掺与不掺粉煤灰 的混凝土抗冻性基本相同。但当粉煤灰掺量超过一定范围时，会降低混凝土的抗 冻性。硅粉掺量不超过 10%时，混凝土的抗冻性有所提高，超过 15%时抗冻性 则会明显降低。（8）养护混凝土浇筑后的早期养护对混凝土结构实体强度有明显的影响。笔者用 C30 泵送混凝土，成型 150mm 的立方体试件进行试验，从试验结果来看，浇水养护14d的试件抗压强度平均比不浇水养护的试件高4.4MPa ,8d碳化厚度少1.5 2.0mm ；不浇水试件对回弹推定强度的影响更大。
15、充分说明养护方法对混凝土的抗冻性也有一定的影响。因此，混凝土浇筑后应及时采取有效的保湿养护措施， 既增强又防裂，提高混凝土的耐久性。关于引气剂引气剂的使用延长了混凝土的使用寿命，增加了混凝土的耐久性。1.引气剂的定义在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡且能保留 在硬化混凝土中的外加剂称为引气剂。2.引气剂的贡献混凝土中掺加引气剂后，改善了混凝土的和易性，减少拌合物的离析和泌水， 由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使水分不易渗入，又可缓冲其水分结冰膨 胀作用，因而可显著改善混凝土的防冻性、抗冻性、抗渗性和抗腐蚀性等。其改 善程度不是百分之几十，而通常是几倍，甚至十几倍地提高
16、，从而大大延长混凝 土在受冻融循环情况下的使用寿命，它对混凝土综合耐久性的提高起着不可替代 的作用。因此，引气剂是抗冻混凝土和防冻混凝土的重要组分。3. 引气剂的选择与应用不同品种的引气剂不仅影响含气量而且影响气泡的质量，一般十二烷基磺酸 钠与十二烷基苯磺酸钠起泡能力强，但泡沫较大，稳定性差；烷基醇聚氧乙烯醚 的起泡能力强差；而松香皂、松香热聚物、三帖皂苷能产生大量均匀、稳定的微 气泡，因此它们成为首选的引气剂。引气剂的掺量很少，一般为胶凝材料总量的十万分之几到万分之一或二，应 以混凝土拌合物中含气量达到4%6%为宜，过量掺入，混凝土工作性反而降 低，更会对混凝土抗压强度、抗冻、抗渗、抗碳化性能产生不良影响。引气剂可
