宿州学院 资源与土木工程学院 安徽宿州 234000
摘要：近年来，随着经济的飞速发展，高纬度高寒地区的施工以及冬季施工成为时代的趋势，但是施工都面临着一个共同的问题：混凝土在低温下会冻坏开裂，混凝土强度会大大降低。实际施工中常用的方法是掺加混凝土防冻剂，本文就三大类混凝土防冻剂在实际中对混凝土强度的影响做了相关试验，同时进行了探讨和研究，并对未来混凝土防冻剂的发展方向提出了可行性建议。
关键词：防冻剂；混凝土；抗压强度
0引言
近年来，随着我国综合国力的不断提升，我国的经济实力也是蒸蒸日上，但是在一些高纬度高寒地区的经济实力却远不如南方的发达地区。经济发展不平衡始终是我国面临的一项艰巨挑战，要想发展经济，首先就是要修路造桥，交通发达了，经济也就带动起来了，而修路造桥离不开混凝土的使用，其次，为了在规定的工期内完成施工任务，冬季施工也已经成为家常便饭。但是在高纬度高寒地区以及冬季施工都面临着一个共同的问题[1]：混凝土在低温下会冻坏开裂，混凝土强度会大大降低。
当室外温度降到0℃及其以下时，参与水泥水化反应的水会从液相向固相逐渐转变，水化反应也会逐渐停止，从而导致混凝土强度增长缓慢甚至不再增长。而当水变成冰时产生的膨胀应力[2]会使新灌注的混凝土发生涨冻开裂，新成型的混凝土在低温的环境下，孔隙中的冰涨应力加大，削弱水泥浆体与骨料过渡界面的黏结力，导致其强度和耐久度大大降低。
我国的一些高纬高寒地区（如青藏高原，东北，西北地区）在一年中有四个月左右的时期处于冬季施工状态，由于冬季的低温，是在施工时常采用预热法、暖棚法以及掺加混凝土防冻剂等方法[3]来防止混凝土在低温下发生冻坏开裂。但是预热法、暖棚法的工艺相对较复杂且不适用于条状分布的道路、桥梁等工程施工，相对于前两种方法，掺加混凝土防冻剂较为经济、方便。如今的市场中混凝土防冻剂主要分为氯盐类混凝土防冻剂、氯盐阻锈类混凝土防冻剂、无氯盐类混凝土防冻剂三类[4]。但是不同种混凝土防冻剂对混凝土强度的影响也各有不同，为此，本文针对不同种混凝土防冻剂及其掺量对混凝土强度影响做了系统的试验研究[5]，该研究为冬季施工时生产混凝土提供了理论依据和数据支持。
1 原材料准备及其试件制作与养护
1.1材料准备
原材料：42.5级硅酸盐水泥、细度模数为2.7的河砂、碎石、自来水、防冻剂：氯盐类防冻剂包括PCA聚羧酸高性能减水剂，早强组分元明粉，引气组分SJ-2引气剂，防冻组分为NaCl；氯盐阻锈类防冻剂包括包括PCA聚羧酸高性能减水剂，早强组分元明粉，引气组分SJ-2引气剂，防冻组分为NaCl，阻锈作用的NaNO2；无氯盐类防冻剂包括PCA聚羧酸高性能减水剂，早强组分元明粉，引气组分SJ-2引气剂，防冻组分为NaNO2。
1.2试件制作与养护
按照设定好的配比和掺量称取原材料，将模具提前刷好油，以免后期脱模困难；将称取好的水泥、河砂、碎石倒入搅拌缸，在混凝土搅拌过程中，先将防冻剂与水混合均匀后倒入搅拌缸，搅拌均匀后迅速倒入提前准备好的模具内，在振动台振实成型150mm×150mm×150mm试块，将试块置于-5℃的温度下养护28d后脱模，脱模后在环境温度为20±3℃下解冻，解冻完成后进行混凝土抗压强度试验。试验中混凝土试件的预养时间及混凝土试件解冻时间按JC475-2004《混凝土防冻剂》规定完成。
2 测试及其数据分析
2.1掺加氯盐类防冻剂混凝土抗压试验
氯盐类混凝土防冻剂掺量在0.5%~1.5%内对负温条件下养护28天混凝土强度有正面作用。氯盐类混凝土防冻剂掺量在1.5%~2%时，负温条件下养护28天混凝土强度随防冻剂掺量增加而减小。
2.2掺加氯盐阻锈类防冻剂混凝土抗压试验
在防冻剂掺量在0.5%~1.5%时，混凝土强度随防冻剂掺量的增加而增加，在防冻剂掺量处于1.5%~2%时，混凝土强度随防冻剂掺量的增加而减小。
2.3掺加无氯盐类防冻剂混凝土抗压试验
随着掺加的无氯盐类混凝土防冻剂的增加，混凝土试件强度逐渐增大，当防冻剂掺量＞1%时，混凝土试件强度逐渐减小。
3、数据分析
本文建立在大量试验数据的基础上，对三大类混凝土防冻剂在使用后对混凝土强度的影响做了较为全面的分析研究。
数据显示氯盐类混凝土防冻剂在一定的范围内可以有效的提高新灌注的混凝土在负温下的强度，但其掺量超过1.5%之后，由于盐酸会腐蚀混凝土，导致混凝土强度降低，初步估计氯盐类混凝土防冻剂的最佳掺量在1.5%~2%之间[1]。
相比较氯盐类混凝土防冻剂，氯盐阻锈类混凝土防冻剂不仅能提高新灌注混凝土的抗冻性，而且可以起到阻止混凝土内钢筋发生锈蚀，但是其阻锈成分NaNO2虽然可以防止钢筋生锈，同时活跃的Na+也加快了碱——集料反应[3]，从而导致混凝土降低，故不可掺加过多的NaNO2，以免影响后期混凝土的强度，但也不可掺加过少，以免混凝土出现冻坏开裂现象，因此，依据表中数据可初步推出阻锈组分掺量范围为：NaCl：0.5%~1%，NaNO2：1%~1.5%。
试验结果显示无氯盐类混凝土防冻剂与氯盐类混凝土防冻剂类似，当其掺量在0.5%~1%时，混凝土强度随防冻剂掺量增加而提高，当防冻剂掺量在1%~2%时，混凝土强度随防冻剂掺量增加而减小，经初步研究，无氯盐类混凝土防冻剂最佳掺量处于1%~1.5%之间。
4结论与展望
4.1结论
（1）通过试验分析得出，在负温环境下混凝土防冻剂对于新灌注的混凝土强度有显著提高。
（2）氯盐类混凝土防冻剂的最佳掺量为1.5%~2%；氯盐阻锈类混凝土防冻剂的最佳掺量为NaCl：0.5%~1%，NaNO2：1%~1.5%；无氯盐类混凝土防冻剂的最佳掺量为1%~1.5%。
4.2展望
随着我国经济的高速发展，在高寒高纬度地区以及冬季施工已经成为时代的大势。但是传统的单一组分的防冻剂显然已经难以满足施工的要求，而较为复杂的复合型混凝土防冻剂的开发和研究尚不成熟，还处于比较迷茫的阶段，防冻剂中各个组分的作用机理尚不明晰，因此，我们要加大对新型混凝土防冻剂的研发力度，从多方面的深入研究了解防冻剂的作用机理，此外，目前广泛应用于施工中的防冻剂多为无机盐类，但是无机盐大多对混凝土的性能有不利影响，因此要大力发展新型的有机类混凝土防冻剂。
参考文献：
[1]陆良樑.宁夏水洞沟电厂脱硫工程进度计划与控制[D].复旦大学，2012.
[2]魏勇.混凝土施工养护技术浅析[J].城市建设理论研究：电子版，2013，000（015）：1-3.
[3]王振，李化建，黄法礼，等.铁路工程混凝土防冻剂研究现状与问题探讨[J].铁道建筑，2018，058（008）：142-146.
[4]孙卫东.冬季施工混凝土中防冻剂的应用分析[J].现代商贸工业，2011，23（017）：304-305.
[5]曹源，郑立霞，张小玉.防冻剂掺量对蒸养混凝土抗压强度影响的试验研究[J].混凝土与水泥制品，2014，000（002）：13-16.