近年來(lái)，隨著(zhù)我國高速公路的不斷發(fā)展，工期不斷縮短，混凝土結構在冬期施工以非常普遍?；炷猎谖催_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(huán)境溫度達到水的冰點(diǎn)后，促進(jìn)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(fā)現，混凝土拌合物材料的液相冰點(diǎn)的降低程度與防凍劑的摩爾濃度存在直接的關(guān)系，通過(guò)采取降低冰點(diǎn)的方式來(lái)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(tài)水，這是進(jìn)行冬季環(huán)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(shí)會(huì )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(huì )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(huì )有冰析出，而防凍劑的存在會(huì )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(shí)就可以形成液相水同時(shí)存在，從宏觀(guān)角度上看邊角輕松，凍脹應力也會(huì )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(diǎn)的時(shí)候，就會(huì )有冰結晶體的析出。在負溫度之下，由于析冰現象的發(fā)生而導致溶液濃度的增加，在新的溫度之下會(huì )達到平衡的狀態(tài)中，這就是冰液共存狀態(tài)，混凝土結構內容依然存在液態(tài)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(huì )發(fā)生變化，按規定溫度之下的液相溶液也會(huì )保持不變，水泥水化反應之后所消耗的會(huì )會(huì )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(guò)程中，內部會(huì )出現比較復雜的化學(xué)、物理變化，極易因為溫度的作用而產(chǎn)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(shí)間等存在著(zhù)函數的關(guān)系，如果養護時(shí)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(guò)程的水分加入量，可以大大減少移動(dòng)冰的總量，可以避免凍脹的發(fā)生。同時(shí)，減水成分分散之后能夠析出大量水，消除劣質(zhì)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(guò)程的裂縫擴散嚴重；另一方面，通過(guò)引入大量氣泡而發(fā)生膨脹反應，氣泡能夠吸收膨脹應力，也能夠降低凍害的發(fā)生?；炷猎谝霘怏w時(shí)，能提升其耐久性、抗凍脹和能力；

③早強成分。在施工環(huán)節，混凝土強度達到規定強度后才能進(jìn)行后續施工?；炷两K凝過(guò)程，需要避免外部荷載過(guò)大而導致結構損壞。而防凍劑的關(guān)鍵作用就是能夠加速混凝土凝結，可以在最短時(shí)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(wú)機鹽，作用原理如下所示：防凍組份（以2%NaNO2為例）的溶液冰點(diǎn)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(huì )進(jìn)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(huì )有所增大；溫度在下降之后，其他的游離水還會(huì )持續的結冰，剩余游離水濃度也會(huì )增大，在整個(gè)反應過(guò)程中，直到達到NaNO2的最低共溶點(diǎn)，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(chǎn)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(lèi)。但是該溫度并不是一個(gè)準確的數據，必須要綜合工程條件、施工環(huán)境等因素確定。防凍劑應用溫度與抗凍臨界強度要聯(lián)合起來(lái)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?；炷量梢允褂玫臏囟仍降?，就表示其防凍劑的效果更好，混凝土可以在較長(cháng)時(shí)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(huì )更高，并且還會(huì )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(huán)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(shí)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(guò)程中產(chǎn)生的熱量的散失，保證混凝土的內部溫度，實(shí)現混凝土的正常水化。同時(shí)，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(shí)間，保證混凝土的強度正常發(fā)展，以在接觸負溫時(shí)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(jìn)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(huán)節的工作，才能體現出防凍劑的使用效果。攪拌時(shí)間延長(cháng)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(wèn)題。再者，防凍劑的應用具備最佳攪拌時(shí)間與振搗時(shí)間，如果過(guò)度攪拌或者振搗會(huì )導致引起量的降低，而如果攪拌或者振搗不足，會(huì )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(gè)環(huán)節都能夠順利的進(jìn)行，各個(gè)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(cháng)正養護的時(shí)間，使得混凝土材料盡快達到抗凍臨界溫度參數。

3 結語(yǔ)

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(chǎn)生直接的影響，所以需要深入研究其應用條件。近年來(lái)，西方國家開(kāi)始加大力度進(jìn)行混凝土防凍劑的研發(fā)與應用，對于硫氰酸鹽的研究比較深入，美國材料試驗協(xié)會(huì )（ASTM）發(fā)布了一些標準。在防凍劑的評價(jià)與選擇方面需要綜合多種因素，不能只考慮到降低冰點(diǎn)。因此，混凝土防凍劑被大量應用，其理論和實(shí)踐體系更加的完善。