混凝土拌合物从浇筑、密实到凝结、硬化，直至获得设计所需要的强度，始终伴随着水泥的水化反应过程。水泥发生水化作用的充分条件，是水泥颗粒中的活性矿物成分、水的存在，以及水与水泥颗粒相接触。水泥水化作用的速率与水泥中的活性矿物成分、混凝土水灰比、浆体的温度、外加剂种类等因素有关材料试验证明，在0℃以上，混凝土中的浆体温度升高，水泥水化作用加快，浆体强度也随之提高；而温度降低，水泥水化作用也将减弱，混凝土强度发展速率减慢。当浆体温度降低到0℃及0℃以下时，存在于混凝土中的自由水开始部分结冰，逐渐由液相的水变为固相的冰。浆体中的水或者浆体硬化后毛细孔中的水结冰，直接后果是水结冰膨胀，很容易导致浆体胀裂。如果混凝土尚未建立初始强度，或混凝土初始强度较低时内部水分结冰，水泥水化作用基本停止，强度不再增长，而结冰引起的冰胀应力更容易破坏混凝土在我国的严寒地区和寒冷地区，冬季的气温都在-5℃以下，低温对混凝土的施工十分不利。需要注意的问题是，在这些地区的混凝土的破坏多数与冻融作用有关，混凝土在冻融循环作用下产生破坏，是关系到建筑物的使用寿命、工程质量、安全等方面的重大问题。冻融破坏严重影响建筑物的正常运行，必须充分认识它的严重性，了解其破坏的原因，采取正确的设计、施工和管理措施，以减轻冻融破坏对建筑物的影响。
 

混凝土防冻剂的选用及适用范围

    我国的严寒和寒冷地区有较长的寒冷季节。由于受施工工期的制约，许多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。国内外对混凝土冬季施工理论和方法的探索研究认为，当环境温度降低到4℃时，只要采用适当的施工方法，避免新浇筑的混凝土早期受冻，也会取得在常温下施工时的效果。在严寒和寒冷地区的混凝土配合比设计时，既要考虑到混凝土在低温情况下的施工，又要兼顾到混凝土今后可能遇到冻融循环破坏问题。

防止混凝土冻害的措施

针对混凝土低温情况下的施工和抵抗浇筑后的抗冻性问题，主要应解决3个方面的难题：

①如何确定混凝土最短的养护龄期？

②如何防止混凝土的早期冻害？

③如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求？在混凝土的实际工程中，通常可采用以下具体措施。
 

1.正确选择原材料

优化混凝土配合比，对于混凝土浇筑时环境温度在0℃左右的情况，只要通过原材料的选择和配合比调整就可以满足要求。具体的做法如下。

①选择早强效果好的水泥品种，加快混凝土3d内的早期强度发展。优先选择早强型的水泥品种，如早强型硅酸盐水泥、早强型普通硅酸盐水泥，避免使用粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥。

②适当增加水泥的用量，并尽可能降低水灰比。实际上相当于提高混凝土的强度设计等级，这样既有利于混凝土早期强度发展，又能促使早期水泥水化热的释放和内部温度的升高，抵抗外界的寒冷。

③掺加混凝土引气剂，引入一定量微小气泡。在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后形成微小气泡，相应增加了水泥浆体的体积，提高拌合物的流动性，改善粘聚性及保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的冻胀应力，从而提高混凝土的抗冻性。另外，气泡的存在还降低了混凝土的导热系数，减少了混凝土内部热量的散失。

④掺加早强型混凝土外加剂。早强型混凝土外加剂，如早强剂和早强减水剂的掺入可以大幅度地加快混凝土早期强度的发展，从而提高混凝土的早期强度，避免早期受冻。

⑤选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆的膨胀系数相近。
 

2.实施有效的保温措施

对于施工气温较低的情况，可以通过提高混凝土拌合物的入模温度，来抵抗外界的寒冷入侵，加快混凝土早期强度的发展，等寒冷入侵至混凝土的内部时，混凝土拌合物已经凝结硬化，并建立初期温度，可以抵抗冰结所产生的危害。通常可以采取如下措施。

①用热水搅拌混凝土。将拌合水通入蒸汽或直接加热至50~60℃，加入拌合料中进行搅拌，这样可以提高混凝土拌合物的温度，使其在常温下强度正常增长。

②加热粗集料和细集料。在集料堆中通入蒸汽，这样不仅能消解集料中的冰砖并提高集料的温度，更能提高混凝土拌合物的温度。

③混凝土运输车加装保温层。给混凝土运输车加装保温层，可以有效地防止混凝土拌合物内热量的散失，保证混凝土的入模温度，加快混凝土的凝结、硬化和早期强度的发展。4实施可靠的保温措施。混凝土拌合物入模后，要采取可靠措施对混凝土进行保温，尤其是避免结构的角部与外露表面受冻，并适当延长混凝土的养护龄期。
 

3.采取外部加热法

    对于施工气温不低于-10℃，且混凝土浇筑体不厚大的工程，可通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件下，以便正常凝结和硬化。通常可以采取如下措施

①火炉加热火炉加热一般适用于较小的混凝土施工工地，方法简单，便于操作，但热效率不高，火炉中释放出的二氧化碳易使新浇筑混凝土表面碳化，严重影响工程质量，在实际工程中已很少采用。

②蒸汽加热用通入蒸汽的方法升高混凝土表面环境温度，使混凝土在湿热条件下凝结硬化。该法容易控制，加热温度均匀，但需要专门的锅炉设备，费用较高，且热损失较大，劳动条件也不理想。

③通电加热将钢筋作为电极或将电热器贴在混凝土表面，将电能转化为热能，以提高混凝土的温度。该法简单方便，加热效果好，热损失较少，比较容易控制，但电能消耗量大。

④红外线加热以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封辐射加热。
 

4.掺加混凝土防冻剂

    混凝土遭受冻害最主要的原因是其内部水分结冰，如果借助大自然现象，降低混凝土内部水的冰点，使其在可能遭受冻害的低温情况下不结冰，则水泥仍可发生水化反应，继续产生凝胶体和强度。能使混凝土在低温（负温）下产生凝结硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂称为混凝土防冻剂。

    长期以来，尤其是俄罗斯、北欧等国家和地区以及我国的东北和西北地区，在混凝土防冻剂的研发和生产应用方面，开展了卓有成效的工作，取得了丰富的实践经验。