近年來，隨著我國高速公路的不斷發展，工期不斷縮短，混凝土結構在冬期施工以非常普遍。混凝土在未達到應有的強度，混凝土內部還有一定的水，而這些水中含有自由水，在環境溫度達到水的冰點后，促進水相轉變成冰，導致混凝土中的水分重新分布和冰夾層的形成，致使混凝土骨料與水泥石界面粘聚力下降，引起體積膨脹，導致混凝土的早期受凍。而防凍劑作為混凝土避免早期受凍的重要組分，已被廣泛應用到混凝土冬期施工中。

1 防凍劑的作用機理與原理

1.1 防凍劑的作用機理

（1）根據烏拉爾定律。從研究中可以發現，混凝土拌合物材料的液相冰點的降低程度與防凍劑的摩爾濃度存在直接的關系，通過采取降低冰點的方式來確保材料處在負溫度下混凝土結構內的水泥直接轉化成為液態水，這是進行冬季環境施工應用防凍劑的作用機理。

（2）冰晶畸變理論。純水在0℃時會結冰，因為氫鍵作用使得內部水分子聚合為分子集合體，凍脹能力會顯得比較強。在加入防凍劑之后的水溶液，如果溫度低于0℃就會有冰析出，而防凍劑的存在會給氫鍵造成較大的干擾影響，所析出的冰晶體細小且呈現出絮狀，此時就可以形成液相水同時存在，從宏觀角度上看邊角輕松，凍脹應力也會明顯的降低。

（3）液灰比平衡理論。在混凝土材料中加入防凍劑之后，溫度持續下降到液相冰點的時候，就會有冰結晶體的析出。在負溫度之下，由于析冰現象的發生而導致溶液濃度的增加，在新的溫度之下會達到平衡的狀態中，這就是冰液共存狀態，混凝土結構內容依然存在液態水的形式，要想使得混凝土才能夠持續液化，防凍劑的含量并不會發生變化，按規定溫度之下的液相溶液也會保持不變，水泥水化反應之后所消耗的會會由冰化為水供應，也就是達到液灰比平衡。

（4）成熟度理論。水泥材料水化的過程中，內部會出現比較復雜的化學、物理變化，極易因為溫度的作用而產生影響。規定配合比參數的混凝土材料，結構強度與養護溫度、時間等存在著函數的關系，如果養護時溫度比較低，水化反應速度下降，結構強度嚴重下降。

1.2 防凍劑的防凍原理

防凍劑的作用機理直接受到其內部組成成分的影響，目前應用比較普遍的是如下幾種：

①減水成分。能夠適當的降低拌合過程的水分加入量，可以大大減少移動冰的總量，可以避免凍脹的發生。同時，減水成分分散之后能夠析出大量水，消除劣質水泡，可以直接把大顆粒轉化為小顆粒的晶體結構，可以有效的降低凍脹壓力；

②引氣成分。將微米級的小氣泡直接融入到混凝土材料中，一方面能夠有效的清除、切割有害孔道，避免凍脹過程的裂縫擴散嚴重；另一方面，通過引入大量氣泡而發生膨脹反應，氣泡能夠吸收膨脹應力，也能夠降低凍害的發生。混凝土在引入氣體時，能提升其耐久性、抗凍脹和能力；

③早強成分。在施工環節，混凝土強度達到規定強度后才能進行后續施工。混凝土終凝過程，需要避免外部荷載過大而導致結構損壞。而防凍劑的關鍵作用就是能夠加速混凝土凝結，可以在最短時間內就能夠達到抗凍臨界強度，硬化速度大幅提升，能夠避免其結構損壞；

④防凍成分。根據需要加入一定量無機鹽，作用原理如下所示：防凍組份（以2%NaNO2為例）的溶液冰點可以下降到-1.5℃，在溫度達到該溫度之后，孔隙內部因為存在凍側游離水就會進行結冰反應，冰體內NaNO2部分析出，而剩余未結冰的水中含有NaNO2的濃度會有所增大；溫度在下降之后，其他的游離水還會持續的結冰，剩余游離水濃度也會增大，在整個反應過程中，直到達到NaNO2的最低共溶點，游離水全部都能夠形成冰。

防凍劑的防凍機理和原理是多種效果之下共同形成的，而防凍劑并不是加入之后就能夠產生更好的效果，必須要考慮到具體的施工情況，因此，選擇符合工程需要的防凍劑才能提升混凝土的抗凍性。

2 如何正確使用防凍劑

2.1 使用溫度

任何防凍劑都有其所使用的范圍，需要根據需要選擇合適的種類。但是該溫度并不是一個準確的數據，必須要綜合工程條件、施工環境等因素確定。防凍劑應用溫度與抗凍臨界強度要聯合起來應用，在達到防凍劑的應用溫度之前，應該保證混凝土強度能夠大于抗凍臨界溫度，從而可以提升使用效果，避免結構損壞的情況出現。混凝土可以使用的溫度越低，就表示其防凍劑的效果更好，混凝土可以在較長時間內達到強度要求，可以大大提升臨界抗凍強度性能。

當前我國的所應用的混凝土防凍劑一般使用溫度為-10℃~-15℃之間，如果要想再次降低使用溫度，防凍劑的配方設計難度會更高，并且還會存在更多的不確定影響因素。因此，并不是一定需要防凍劑的應用溫度就要低于施工環境的最低溫度，最終重要的是在溫度高于防凍劑的使用溫度時就能夠達到臨界強度性能。

2.2 采取覆蓋保溫措施

混凝土澆筑完成后，必須輔以一定的覆蓋保溫措施，減緩水化過程中產生的熱量的散失，保證混凝土的內部溫度，實現混凝土的正常水化。同時，對混凝土的保溫隔熱，也在一定程度上延緩了混凝土接觸負溫的時間，保證混凝土的強度正常發展，以在接觸負溫時達到必要的臨界抗凍強度。常用的保溫方式有：利用苯板或擠塑板等保溫板對結構模板進行保溫改造，混凝土澆筑頂面覆蓋棉被和土工布等。

2.3 搞好施工組織

只有充分的做好攪拌、振搗等環節的工作，才能體現出防凍劑的使用效果。攪拌時間延長30min 能夠使得材料的攪拌更加的均勻，充分的混合防凍劑以提升材料性能，消除事故問題。再者，防凍劑的應用具備最佳攪拌時間與振搗時間，如果過度攪拌或者振搗會導致引起量的降低，而如果攪拌或者振搗不足，會導致內部存在大量的氣泡或者材料不均勻造成材料性能的下降，影響防凍效果，此外，攪拌站還要根據需要設置保溫裝置，嚴格限定運輸距離，確保各個環節都能夠順利的進行，各個工序銜接更加順暢，可以有效的提升混凝土的入模施工溫度，可以有效的延長正養護的時間，使得混凝土材料盡快達到抗凍臨界溫度參數。

3 結語

混凝土防凍劑是一種非常重要的組成成分，對于結構性能產生直接的影響，所以需要深入研究其應用條件。近年來，西方國家開始加大力度進行混凝土防凍劑的研發與應用，對于硫氰酸鹽的研究比較深入，美國材料試驗協會（ASTM）發布了一些標準。在防凍劑的評價與選擇方面需要綜合多種因素，不能只考慮到降低冰點。因此，混凝土防凍劑被大量應用，其理論和實踐體系更加的完善。

你覺得這篇文章怎么樣？