浅谈混凝土的冬季施工防冻剂原理及冬季施工方案

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【摘 要】 冬季混凝土工程施工时使用防冻剂作用显著，通过分析防冻剂的原理，探讨了在冬期混凝土施工过程中的应用情况及其使用注意事项。同时阐述了冬季施工时混凝土工程施工方案中，合理使用防冻剂，以保证工程质量符合国家行业规范要求。

【关键词】 防冻剂 混凝土工程 冬季施工 施工方案

烟台港位于东半岛北侧，西港区地处烟台开发区大季家东北海域，烟台地区近几年十一月末至翌年三月为冬期施工期。冬季在温度低于-3℃时，进行混凝土工程施工，混凝土骨料中所含的水会结成冰，水化作用明显减缓，使混凝土疏松，强度增长受到严重阻滞，强度和防渗性能减低，造成了混凝土早期冻害[1]。因而在冬季混凝土施工时，掺和防冻剂的防冻措施，是目前最简便的一种方法，可以有效的确保混凝土工程质量。

1 混凝土冻害规律和机理

在冬季施工时，浇筑的混凝土所处的外界温度低于混凝土的冰点以下时，就会使混凝土发生冻害，若是混凝土拌和浇筑后，在初凝前发生冻害，其中水泥成分受冻后就会处于假凝的现象，正常养护一定时间之后，那么冻害就造成了混凝土的强度有所降低；如果是混凝土在初凝后，它本身的强度还很小时遭到冻结，此时强度将会受到混凝土内部的黏结力和冻胀应力的共同作用，很容易造成水泥骨料的内部结构产生细微裂缝，造成不可恢复的质量隐患。

当混凝土在温度升高解冻后，和之前相比其强度虽有所增加，但是低温下施工的混凝土强度也达不到设计强度。所以为了避免冬季施工时混凝土遭冻结带来的危害，必须采取措施使混凝土在受冻前达到一定强度值，也就是通常称为混凝土冬期施工的临界强度值[2]，所谓的混凝土允许受冻的临界强度，在《水工混凝土施工规范》中是这样规定的：大体积混凝土应不低于7MPa时，相应的混凝土强度可达到标准养护28d强度的40%以上；了解混凝土冻害规律和机理，在实际工程中采取掺和防冻剂措施，能有效提高冬季混凝土施工的临界强度值。

2 防冻剂作用机理

根据现行建材行业标准JC475-2004，对混凝土防冻剂的解释，防冻剂是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，它的作用主要是降低冰点，快速硬化，提高抗冻性及改善和易性。尽管冬季混凝土施工时掺加的防冻剂种类不同，对应的作用也不同，但是施工过程中，根据配合要求，适当的加入一定剂量的防冻剂，达到降低混凝土中所含的液相冰点，以此保证了水泥在负温下还是能够继续水化作用，从而使混凝土在外界的负温环境下，能够达到允许的受冻临界强度不至于发生冻害，可以满足施工要求。

总结烟台港西港水运工程中的经验，混凝土的施工情况比较复杂，尤其水运工程情况特殊，那么在混凝土制备，运输，浇筑等程序后，加入的防冻剂会迅速促使发生水化作用，生成新的水化物，填补了水泥和骨料之间孔隙，使冬混凝土受冻时产生的细微裂缝自动愈合，从而起到提高混凝土强度的作用。另外在负温情况下，加入防冻剂，可降低混凝土的冰点，保证混凝土中部分液相，促使水化作用进行，使混凝土在受冻前达到抗冻临界强度，后期养护后水泥会继续水化，以使混凝土达到设计要求。掌握冬季混凝土施工中掺和防冻剂的机理，方便指导以后的混凝土施工。

3 冬季混凝土施工时防冻剂应用事项

3.1 加强防冻剂质量的控制

防冻剂进场时必须具备产品检验报告，而且还得进行现场抽样检查， 满足合格要求后方可使用。一般在即将进入冬季施工期时，杜绝使用混凝土工程施工临时准备所需的防冻剂，取样做检测试验， 结果就是没有满足R-7+28的结果就得出报告， 这种情况下混凝土的施工已进行或者已完成了浇筑任务， 失去了检测的意义，所以要加强防冻剂质量控制。

3.2 使用防冻剂的要求

（1）混凝土在冬季施工，防冻剂的使用要求必须按照《混凝土外加剂应用技术规范》的规定来执行。

（2）混凝土浇筑后可以采取保暖材料进行表面保温养护，防止混凝土在强度未达到要求前受冻出现裂缝，入模温度可以控制在5℃左右，依照不同地区，可根据冬季气温进行调节防冻剂的使用量，烟台地区掺量早强防冻剂一般为3%-5%。

（3）在混凝土制备时，防冻剂可与水泥，骨料一起加入拌和，相比正常混凝土搅拌时间，一般要延长1-2分钟，增进水化作用效果。

4 冬季混凝土施工方案

除了对防冻剂质量的控制和对其应用要满足技术要求之外，确保水运工程混凝土施工满足规范JTS202-2011要求，日平均气温连续5d稳定低于5℃时，应采取冷天施工措施，不能忽略冬季混凝土施工方案的选择，下面就对其施工方案优化进行几点说明：

4.1 施工准备阶段

（1）在冬施工程前期， 应对防冻剂厂家生产的状况进行考查了解和对比选择，同时拟选用的外加剂抽样送检或委托送检；同时准备好加热，保温，防冻材料，做好冬季施工准备。

（2）骨料不得还有冰雪等冻结物和易冻裂矿物质；水泥优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，不得使用高铝水泥；成品料有足够的储备和堆高，并设置了防止冰雪和冻结的措施。

（3）拌和混凝土之前，采用用热水冲洗拌和机，并将积水排除；仓面清理采用热风枪。

4.2 冬季混凝土施工方法

（1）施工过程中，控制并及时调节混凝土的机口温度，尽量减少波动，保持浇筑温度均匀。加热拌和用水方法，提高混凝土拌和物的温度。拌和用水加热超过60℃时，改变加料顺序，将骨料与水先拌和，再加入水泥，以免假凝。

（2）使用无氯盐类及低碱含量的防冻剂或者低温早强剂，对抗冻性要求的混凝土应掺入引气剂，注意早期保温养护，且不得采用蒸汽养护法；混凝土掺和防冻剂时，对于地处烟台地区的水运工程，若养护不良，伴随降温将会造成混凝土表层早期脱水，表面出现细微裂缝，影响强度及结构耐久性，早期提高保温养护，是非常有必要的。

（3）已浇筑的混凝土，在强度不低于设计强度标准值的50%且不低于10Mpa，必须采取保温措施，以防混凝土受冻；浇筑养护完毕后，应根据试验确定混凝土强度达到设计要求后，方可拆模，模板拆除时间应根据混凝土强度及混凝土的内外温差确定，并避免在夜间或气温骤降时拆模；在气温较低季节，当预计拆模后有气温骤降，推迟拆模时间；如必须拆模，在拆模的同时采取保护措施。

4.3 温度观测

冬季混凝土施工浇筑结束后，应做好温度测量和记录，采用人工测温，每一个工作班测量至少4次，若是在气温骤降和寒潮期间，应增加温度观测次数。

4.4 混凝土表面保护

（1）在低温季节和气温骤降季节，混凝土进行早期表面保护，已浇好的底板、墙体等薄板（壁）建筑物，其顶（侧）面要保护到过水前；浇筑块的棱角和突出部分加强保护。

（2）28d龄期内的混凝土，在气温骤降前进行表面保护，平面收仓初凝后混凝土、侧模拆除后混凝土，及时涂刷两遍养护剂覆盖一层塑料布，并在塑料布上铺盖5cm厚棉被一层。浇筑面顶面保护至气温骤降结束或上层混凝土开始浇筑前。

5 小结

本文分析了混凝土冻害规律和机理，对混凝土的冬季施工时使用防冻剂的原理和防冻剂应用事项问题进行探讨，从而优化施工方案，加快混凝土工程的冬季施工进度，保证工程的使用寿命。同时希望能够引起施工人员及管理人员的重视，促使冬季施工有序的进行，确保冬季施工的各分项工程质量符合国家现行施工质量验收规范的要求。

参考文献

[1] 武九城.浅谈冬期混凝土施工[J].科学之友，2011（2）

[2] 王原生.浅谈防冻剂在混凝土冬期施工中的应用[J].山西建筑，2003（4）