溫度每降低1℃，水泥的水化反應速率約降低5％～7％，在1～0℃范圍內水泥的活性急劇降低，水化作用緩慢。一般在溫度低于0℃的某個范圍時，游離水開始結冰。溫度下降到-15℃左右時，游離水幾乎全部結冰，致使水泥的水化和硬化wq停止。當液態水轉化為固態水晶時，其體積約增大9％，使商品混凝土產生內應力并造成骨料與水泥顆粒的相對位移及內部水分向負溫表面遷移，在商品混凝土內部形成冰聚體而引起局部結構破壞。

一、防凍劑作用機理

商品混凝土拌合物澆注后之所以能逐漸凝結硬化，直至獲得最終強度，是由于水泥水化作用的結果。水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配置比有關外，還與外界溫度密切相關。

溫度升高，水化作用加快，強度增長加快，而當溫度降低到0℃時，存在于商品混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液相(水)變為固相(冰)，這時參與水泥水化作用的水減少了，水化作用減慢，強度增長相應變慢。溫度繼續降低，商品混凝土強度不再增長。

防凍劑的作用在于降低拌合物冰點，細化冰晶，使商品混凝土在負溫下保持一定數量的液相水，使水泥緩慢水化，改善混凝土的微觀結構，從而使凝土達到抗凍臨界強度。

二、防凍劑的成分組成

1、早強組分：加速商品混凝土的凝結硬化，使之盡快達到抗凍臨界強度；在達到臨界強度以后，加快商品混凝土硬化速度，克服負溫、低溫造成的強度增長緩慢現象。

2、引氣組分：在商品混凝土內引入微米級的細小氣泡，作用：

①切割，封閉商品混凝土內的連通孔到，減輕凍脹是的裂紋擴展。

②引入的大量氣泡起到膨脹“緩沖器”的作用，吸收冰晶膨脹應力，減輕凍害。

3、減水組分：

①減少拌合水，從而減少游離水總量，從根本上減少可凍冰的含量，xc凍脹內因；

③通過減水成分的分散作用，釋放包裹水，xc劣質水泡，使粗大冰晶轉化為細小冰晶，優化水泥水化環境，減輕脹凍壓力。

4、防凍組分：

多為一些有降低冰點作用的無機鹽，在連續降溫過程中保持商品混凝土內始終有一定液相水存在，使水泥水化能持續進行。

三、防凍劑對新拌商品混凝土性能的影響

1、新拌商品混凝土和易性

防凍劑的大量摻用并不能提高商品混凝土的流動性和防止固體顆粒的體積，因為防凍劑中的各組分都能起到加速水泥凝固作用，而且大量摻加防凍劑會在增大商品混凝土液相黏度的同時降低液相溫度。

當防凍劑與強阻凝劑、塑化劑復配或者亞硝酸鈉、氨水、胺與其他弱速凝劑或阻凝劑復配時，商品混凝土流動性提高。

防凍劑尤其是鈣鹽防凍劑具有弱的減水效果，與標準商品混凝土相比w／c降低3％～5％而不影響商品混凝土工作性；化鈣，亞硝酸鈣和化鈉復配作為防凍組分的防凍劑同樣具有弱的減水作用。

2、商品混凝土的凝固

以化鈣，碳酸鉀等為防凍組分的防凍劑會減少商品混凝土的凝結時間。因此，當商品混凝土需要長距離運輸時，即使在低溫情況下，防凍劑必須與有機或無機阻凝劑復配使用。

3、水泥水化熱

摻防凍劑的商品混凝土，不論在任何溫度下，水泥水化過程中均產生大量水化熱；這是由于防凍劑縮短水泥水化誘導期，促進水泥早期水化和早期水化放熱。水泥水化放熱導致更多的冰融化形成水，有利于水泥水化。

此外，為滿足冬期商品混凝土熱能需要，必須掌握摻防凍劑商品混凝土的水化熱數據。水泥水化放熱量的大小取決于商品混凝土的礦物組成和水泥表面積。

四、抗凍劑對硬化商品混凝土性能的影響

1、商品混凝土強度

大多數防凍劑對水泥膠體微結構，孔結構，水泥膠體和骨科的黏結區有影響，防凍劑對水泥膠體物理機械性能的影響最明顯。商品混凝土拌合以后，低溫下水泥的水化過程需要一個很長的時間，因此商品混凝土的硬化較慢。

2、商品混凝土的彈性

彈性是商品泵送機械性能的一個重要方面。彈性模量則是表征商品混凝土結構敏捷感程度的一個參考。摻防凍劑商品混凝土的彈性提高，而摻碳酸鉀防凍劑的商品混凝土具有較低的彈性模量。

3、鋼筋商品混凝土的黏結強度

防凍劑對鋼筋與商品混凝土的結合沒有影響或提高其結合強度0％－20％。

4、商品混凝土碳化

防凍劑同塑化劑復配可以使商品混凝土致密化因此降低了碳化速度。例如，使用碳化鉀作防凍劑時，溶液中生成的碳化鈣和水合碳酸鋁可以堵塞孔洞。

5、堿－骨料反應

含可水解鈉鹽或碳酸鉀的防凍劑禁止用于可能發生堿骨料反應的商品混凝土工程。防凍劑復合減水劑和引氣劑的使用，可以降低商品混凝土液相的堿性。鈣鹽防凍劑不會導致堿－骨料膨脹，因為鈣鹽防凍劑與無定形硅形成微溶于水的硅酸鈣覆蓋在骨科表面形成一層保護膜，防止了反映的進一步發生。

6、加重鋼筋銹蝕

防凍劑可以分成三類：阻銹防凍劑，不會導致鋼筋銹蝕，包括亞硝酸鈉、亞硝酸鈣和硝酸鈣的復配物，當鋼筋有足夠厚度的商品混凝土保護時，阻銹功能{zj0}；第二類防凍劑包括碳酸鉀，硝酸鈣，尿素等；第三類防凍劑包括氧化鈣和化鈉。實驗已證實，當亞硝酸鈣與化鈣的質量比大于0.5的溶液對鋼筋可以起到阻銹作用。

7、商品混凝土的抗凍性

鈣鹽和有機胺防凍劑均可提高商品混凝土的抗凍害能力，改善商品混凝土的孔結構，增加水泥膠體與骨科的作用范圍并阻止商品混凝土中液體的結冰。

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