浅谈冬季施工中混凝土防冻剂的应用

丛贺强

（中国能建东电二公司，辽宁 大连 116023）

1 防冻剂的作用机理及其对混凝土性能的影响

众所周知，混凝土防冻剂能使混凝土在负温下凝结硬化，并在规定龄期内达到设计强度的外加剂为混凝土防冻剂。防冻剂的作用是降低混凝土内部水的冰点，使其在低温情况下不结冰，则水泥仍可发生水化反应，使混凝土在负温下硬化，这为防冻剂在冬季混凝土施工提供了理论依据和质量保证。防冻剂的作用机理因品种不同而有所差别，通过如下几个方面的作用，来防止混凝土中水分结冰，保证混凝土在负温情况下强度增长。

1.1 溶于水且降低水的冰点

许多无机化学物质，如氯化钠、氯化钙、亚硝酸钙、硝酸钙等溶于水，并能不同程度地降低水的冰点。有机化学物中，如甲醇、尿素等也可降低水的冰点。

1.2 促进水泥水化速率，加快混凝土凝结、硬化

氯化钠、氯化钙、亚硝酸钙、硫酸钙、硫酸钠等均会对水泥水化起到促进作用。使水泥水化加速，水化产物大量形成，凝结和硬化提前，较早地建立起混凝土临界强度，抵抗内部水分结冰产生的结构破坏作用。

1.3 适当引气，缓冲冰涨压力

可以使混凝土拌合过程中适当引入微性气泡。降低混凝土拌合物和硬化混凝土的导热系数，也降低混凝土内部水分结冰所产生的冰晶压力。

1.4 降低水胶比，减少拌合用水量

帮助混凝土在满足和易性情况下，降低水胶比，减少用水量。增进早期强度的发展，减少混凝土内部可冻结的自由水。

2 防冻剂冬季施工应用要点

2.1 保证混凝土防冻临界强度

在环境温度降低到外加剂使用温度前，混凝土必须达到抗冻临界强度，这样混凝土才是安全的，否则混凝土有可能被冻坏。混凝土的使用温度越低，说明该防冻剂的防冻效果越好，混凝土越有更多的时间来增长强度。

2.2 确定防冻剂合适的掺量

每一种防冻剂都有一个较佳的掺量范围，低于此掺量，混凝土早期强度建立较慢，混凝土内部水的冰点降不到足以抵抗外界负温的程度，所以防冻剂的掺量往往较高。而防冻剂的掺量过高，则所含盐类对混凝土的性能产生不利影响。

2.3 掺防冻剂混凝土所用原材料，应符合相关要求

如水泥存放期超过3 个月，使用前必须复试，合格后方可使用；粗、细集料必须清洁，不得含有冰、雪等冻结物及易裂的物质；储存液体防冻剂的设备应有保温措施。

2.4 掺防冻剂混凝土的养护

在负温条件下养护时，不得浇水，混凝土浇注后，立即用塑料薄膜及保温材料覆盖，初期养护温度不得低规定温度。当混凝土温度降至规定温度时，混凝土强度必须达到受冻临界强度。当最低气温不低于-10℃时，混凝土抗压强度不得小于3.5MPa，当最低气温不低于-15℃时，混凝土抗压强度不得小于4.0MPa，当最低温度不低于-20℃时，混凝土抗压强度不得小于5.0MPa。拆模后混凝土的表面温度与环境温度之差大于20℃时，采用保温材料覆盖保护。

3 工程应用实例

下面以华电莱州二期工程2×1000MW 超超临界机组工程冬季施工为例，阐述防冻剂在混凝土冬季施工中的应用。

3.1 采取的措施

1） 使用龙口林港的PO42.5 普通硅酸盐水泥；2） 在混凝土中掺入青州大明防冻减水剂DM306，掺量为5.6%；3）混凝土拌合用水采用加热方式，水温控制在60oC 左右；4）控制混凝土入模温度≥10oC；5） 适当廷长混凝土搅拌时间；6） 采取积极的混凝土保温养护措施，混凝土灌注完毕后，应及时对其表面用塑料布及其它保温材料覆盖；7） 混凝土浇筑前先清除模板和钢筋上的污垢，不得用蒸汽直接融化冰雪以免再度结冰；8） 制作相应龄期的混凝土同条件试块，以便随时掌握混凝土强度增长情况。

3.2 试验室试配及施工配合比

下面以2018年12月施工的脱硫电控楼为例：

混凝土设计强度等级为C30、施工要求坍落度140～160mm、施工期间的平均最低气温-14oC、在此项工程施工前，试验室进行了试配及施工摸拟同条件养护试块抗压强度试验。

1） 试验室试配配合比：

表1 脱硫电控楼混凝土配合比 单位：kg/m3

2） 试验室试配强度反馈值：

根据以上配合比，我们分别成型了5 组7d、28d 混凝土同条件混凝土抗压强度试块，5 组相应龄期的标准养护试块得到以下数据（表二、表三）：

表2 脱硫电控楼各龄期混凝土同条件试块抗压强度一览表

以上数据表明，在混凝土中掺入DM306 防冻剂后，可保证混凝土在负温条件下正常凝结硬化，可以使混凝土在负温条件下强度有效增长，在保证混凝土质量的同时，使混凝土冬季施工如期进行。从而使混凝土的施工工期得以确保，这是混凝土防冻剂在冬季施工中应用的确切利益所在，具有积极的社会意义。

表3 脱硫电控楼各龄期混凝土标准养护试块抗压强度一览表