1、混凝土防凍機(jī)理
水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關(guān)外，受溫度影響很大。當(dāng)溫度升高時(shí)，水化作用加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)也較快；當(dāng)溫度降低到0℃時(shí)，水泥水化作用減慢甚至停止，強(qiáng)度增長(zhǎng)變慢至停止，直至水化作用停止，強(qiáng)度不再增長(zhǎng)；水變成冰后，體積增大約9%，產(chǎn)生較大的膨脹應(yīng)力。該膨脹力值常常大于水泥石內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，破環(huán)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加孔隙率，使得混凝土強(qiáng)度大幅度降低，表現(xiàn)為混凝土的凍損。
在一般情況下，混凝土早期允許受凍的臨界強(qiáng)度不得低于4MPa，氣溫越低，該數(shù)值越大。因此，提高混凝土的早期強(qiáng)度是保證混凝土避免受凍的重要渠道。加入防凍外加劑是使水的冰點(diǎn)下降，促使混凝土在負(fù)溫下硬化一段時(shí)間，使混凝土強(qiáng)度持續(xù)增長(zhǎng)至受凍臨界強(qiáng)度之上。
2、防凍措施及控制要點(diǎn)
1.原材料的保溫和預(yù)熱
1.1水泥的使用
冬期施工時(shí)水泥儲(chǔ)存量不宜太多，在保證生產(chǎn)連續(xù)的情況下，盡量減少庫(kù)存?？蓽p少存放倉(cāng)位，盡量集中存放在某倉(cāng)。新進(jìn)的散裝水泥相對(duì)溫度較高，使用時(shí)可提高混凝土的初始溫度。
1.2攪拌用水預(yù)加熱
提高攪拌用水的溫度是防止混凝土受凍的重要手段。冬期生產(chǎn)時(shí)，建議安裝與生產(chǎn)量相適應(yīng)的供熱鍋爐，將攪拌用水預(yù)先加熱，讓混凝土出機(jī)溫度不低于10℃，提高水泥的早期水化速度，提高混凝土的早期強(qiáng)度。
1.3砂石的儲(chǔ)備保溫
應(yīng)盡量減少已儲(chǔ)存砂石物料的熱量損失。露天砂堆表面盡可能蓋上一層草墊或毛氈，降低砂子的受凍程度。若砂堆外層凍殼已形成，使用物料時(shí)，應(yīng)去除凍殼，盡量避免結(jié)凍的砂塊進(jìn)入攪拌機(jī)。封閉料棚內(nèi)存放物料時(shí)，要確保料棚的密閉性，防止冷空氣的流入。在條件允許時(shí)，可在料棚的用料端生火，提高物料入機(jī)溫度。

2、原材料質(zhì)量控制

使用優(yōu)質(zhì)的原材料是混凝土防凍的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)使用含水量低的各種原材料，要嚴(yán)格控制砂、石料的風(fēng)化程度，嚴(yán)格檢測(cè)防凍劑中有效成分含量，防止原材料質(zhì)量問(wèn)題造成的混凝土防凍效果折減。

3、生產(chǎn)配比要求
3.1膠凝材料
水泥水化受溫度影響很大，而摻合料的水化要同時(shí)受到水泥水化產(chǎn)物量和溫度的雙重影響，溫度效應(yīng)更大。混凝土的早期強(qiáng)度盡快增長(zhǎng)至臨界強(qiáng)度，應(yīng)適當(dāng)提高水泥用量，降低摻合材用量。水泥用量增大，可提高混凝土的早期強(qiáng)度，同時(shí)，水化熱的增加也會(huì)延緩混凝土自身的溫度降低速率。此外，配置混凝土?xí)r，還要結(jié)合施工部位和工地的混凝土保暖措施。
3.2用水量控制
通過(guò)大量試驗(yàn)證明，當(dāng)總用水量降低到170kg以下時(shí)，混凝土的抗凍性有明顯提高。這說(shuō)明，降低混凝土中水膠比，混凝土液相離子濃度提高，冰點(diǎn)下降，混凝土的受凍機(jī)率降低，因此，配制混凝土?xí)r應(yīng)盡量降低水膠比。建議非泵送混凝土也適當(dāng)摻加減水劑，這對(duì)提高混凝土的抗凍性有重要作用。
3.3復(fù)合防凍劑使用
使用有效的復(fù)合防凍劑，在混凝土防凍劑中加入具有減水、早強(qiáng)、防凍、引氣組份，保證混凝土在負(fù)溫下不受凍。復(fù)合防凍劑不但減少混凝土拌合物的用水量，減少凍害程度，增加混凝土的密實(shí)度，而且降低水的冰點(diǎn)，使水泥在負(fù)溫下繼續(xù)水化，強(qiáng)度繼續(xù)增長(zhǎng)。
3.4攪拌時(shí)間控制

混凝土進(jìn)行攪拌時(shí)，建議攪拌時(shí)間比夏季時(shí)延長(zhǎng)30s左右，讓少量砂石凍塊解體，提高混凝土的勻質(zhì)性，減少凍塊對(duì)混凝土構(gòu)件局部結(jié)構(gòu)的不良影響。

4、生產(chǎn)運(yùn)輸與調(diào)度
為降低混凝土在嚴(yán)寒環(huán)境中的暴露時(shí)間，提高入模溫度，應(yīng)提前做好相關(guān)工作保證運(yùn)輸線路暢通，合理調(diào)配車(chē)輛，做到工地不壓車(chē)或輕微壓車(chē)，盡量縮短運(yùn)輸環(huán)節(jié)和壓車(chē)時(shí)間，防止混凝土本身熱量的損耗。
5、混凝土施工與保溫養(yǎng)護(hù)的控制
5.1 嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)施工人員向混凝土中加水
應(yīng)安排技術(shù)員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管或高頻次巡查，防止施工人員向混凝土中亂加水，降低混凝土的抗凍性。
5.2嚴(yán)控混凝土出機(jī)溫度和入模溫度
制定相關(guān)表格，記錄相關(guān)混凝土出機(jī)溫度和入模溫度。測(cè)量出機(jī)溫度和入模溫度，確保兩者符合要求?；炷恋某鰴C(jī)溫度不得低于10℃ ，入模溫度不得低于5℃，大體積混凝土的入模溫度可以根據(jù)實(shí)際情況降低3℃左右。
5.3混凝土澆筑、振搗
為減少混凝土的熱量損失,應(yīng)盡量連續(xù)整體澆筑。混凝土需要分層澆筑時(shí)，分層厚度不宜小于400mm。在被上一層混凝土覆蓋前，已澆筑層的溫度應(yīng)滿足熱工計(jì)算要求，且不得低于2℃。
5.4保溫、養(yǎng)護(hù)拆模
(1)混凝土運(yùn)輸、輸送機(jī)具及甭管應(yīng)采取保溫措施。例如：混凝土運(yùn)輸車(chē)罐體要穿上保暖車(chē)衣，泵送管道要用棉被或毛氈等包裹嚴(yán)實(shí)等。
(2)混凝土結(jié)構(gòu)表面也要采用毛氈、棉被或加膜草墊等及時(shí)做好覆蓋。若條件允許，施工時(shí)可在施工層下部空間生火，降低混凝土受凍風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于低強(qiáng)度等級(jí)的薄層結(jié)構(gòu)(如:墊層、防水保護(hù)層等)應(yīng)特別關(guān)注，其受凍機(jī)率更大。
(3)冬期施工的混凝土應(yīng)盡量延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間和拆模時(shí)間。模板和保溫層應(yīng)在混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度，且混凝土表面溫度冷卻到5℃后再拆除。對(duì)墻板等等薄壁混凝土構(gòu)件，宜延長(zhǎng)模板拆除時(shí)間。當(dāng)混凝土表面溫度與環(huán)境溫度之差大于20℃時(shí)，拆模后混凝土表面立即進(jìn)行保溫覆蓋?；炷翉?qiáng)度未達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度和設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。冬期施工期間，應(yīng)編制越冬維護(hù)方案并進(jìn)行保溫維護(hù)。
5.5受凍臨界溫度的要求
(1)當(dāng)采用蓄熱法、暖棚法、加熱法施工時(shí)，采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥配制的混凝土，不應(yīng)低于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)值的30%；采用礦渣硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥配制的混凝土?xí)r，不應(yīng)低于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)值的40%。
(2)當(dāng)室外最低氣溫不低于-15℃時(shí)，采用綜合蓄熱法、負(fù)溫養(yǎng)護(hù)施工的混凝土受凍臨界溫度不應(yīng)低于4MPa；當(dāng)室外最低氣溫不低于-15℃時(shí)，采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)施工的混凝土受凍臨界溫度不應(yīng)低于5MPa。
(3)強(qiáng)度等級(jí)等于或高于C50的混凝土，不應(yīng)低于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)值的30%。對(duì)有抗凍耐久性要求的混凝土，不應(yīng)低于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)值的70%。
3、其它注意事項(xiàng)
1.重視氣象資料
密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，定時(shí)觀測(cè)室外氣溫。根據(jù)氣象信息及時(shí)制定相應(yīng)措施。當(dāng)室外氣溫很低時(shí)，建議停止施工。
2.落實(shí)工作務(wù)必到位
在防止混凝土受凍的一系列措施中，能做到的盡量做的全面，避免遺漏重點(diǎn)項(xiàng)，落實(shí)工作務(wù)必到位。預(yù)拌混凝土企業(yè)和施工企業(yè)在分別做好自己的防凍措施的同時(shí)，必須做好交接環(huán)節(jié)的接洽工作。
從思想上重視混凝土防凍工作，必須全面考慮，系統(tǒng)分析，制定因地制宜防凍措施，從原材料進(jìn)廠檢驗(yàn)、物料的覆蓋蓄熱保溫、生產(chǎn)過(guò)程的配比控制以及運(yùn)輸、澆筑和養(yǎng)護(hù)方面做好認(rèn)真落實(shí)，不得遺漏重點(diǎn)控制項(xiàng)，提高混凝土防凍的保證系數(shù)，確?；炷敛皇軆?。