混凝土早期受冻临界强度与冻害的预防

      1 概述

　　混凝土工程的冬期施工和常温施工不同，由于自然气温已降低到0℃以下，从整个施工过程的各个环节，都要采取相应的保温、防风、防失水等措施，尽量给混凝土创造正温养护环境，使混凝土能不断凝结、硬化、增长强度。然而在寒冷地区进行混凝土冬期施工，由于各种因素影响，欲使混凝土完全不受冻，是不现实也是不经济的。因为这要增加许多防护措施，而且要拖长工期。因此设想作出一些规定，在一定条件下允许混凝土早期受冻，而不致损害混凝土各项性能，满足设计和使用要求。

　　2 混凝土早期受冻害

　　混凝土早期受冻害是指混凝土浇筑后，在养护硬化期间受冻，它能损害混凝土的一系列性能。这种冻害主要是由于施工方法选择不当、施工人员技术水平不高或不负责任而造成的。它可使混凝土的一系列物理、力学性能降低，达不到设计要求，影响工程应用，降低耐久性，甚至造成返工。其中影响最大的是混凝土的抗压强度(见表1）。

　　由表1可见，普通混凝土浇筑后，如未经适当养护而早期受冻，其强度损失很大，不论何种强度等级的混凝土，其强度损失最大可达50％；温度不太低时损失反而大。可见若使混凝土浇筑后，在受冻前有一定的预养护期，达到一定的早期强度而暂时抵抗冻害，其后期强度可大为减少，这个早期强度就是混凝早期受冻临界强度。

　　3 混凝土早期受冻临界强度

　　混凝土早期受冻临界强度是指冬期浇筑的混凝土在受冻以前必须达到的最低强度。即新浇混凝土在受冻以前达到某一初始强度值，然后遭到冻结，当恢复正温养护后，混凝土强度仍会继续增长，经28d标准养护，其后期强度可达设计标准值的95％。根据《建筑工程冬期施工规程》（JGJl04），早期受冻临界强度分为未掺外加剂的普通混凝土和掺外加剂的混凝土两种。见表2、表3。

　　混凝土早期受冻临界强度是保证混凝土冬期施工质量的一个重要指标。因为新浇筑的混凝土，在未达到临界强度时受冻，其后期强度及其它一系列物理力学性能都将受到损害，所以在确定混凝土早期受冻临界强度时应注意以下几个问题：

　　1）在施工时，有时施工人员为了保证混凝土能达到设计强度，采取混凝土强度等级提高一级来求得保证。这时在确定混凝土临界强度时，就不能用原来的设计强度等级来计算，而是应当按实际浇筑的混凝土强度等级，即提高了一级后的强度等级来确定。例如：设计图纸上规定的是C20级混凝土，施工时试验室下达的配合比是按C30级下达，则应当按C30级混凝土来计算临界强度进行控制。

　　2）未掺外加剂的普通混凝土和掺外加剂的混凝土的临界强度的确定是有区别的。未掺外加剂的普通混凝土的受冻温度是0℃，而掺外加剂的混凝土的受冻温度是所掺外加剂的设计规定温度。例如：某外加剂规定的设计温度是-10℃，那么使用这一外加剂的混凝土当温度降低到-10℃前，必须达到4N/mm²，而后方允许温度低于-10℃养护。否则混凝土将遭到冻害，导致强度损失。

　　3）混凝土的临界强度值是在其强度等级为C10～C40，水灰比在0.4～0.6范围内的普通混凝土。而对于C40以上的高强或高性能混凝土，由于水灰比很小，水泥用量较大，水泥的水化反应、孔结构的形成及混凝土受冻破坏过程等都很复杂，其临界值尚需进一步试验确定。

　　4 结论

　　东北地区冬期施工长达3～6个月，工程所占比重最高可达30％。由于冬期施工长，在这个季节进行施工的工程，如选择方法不佳，措施不当，极易出现工程质量事故，浪费资金，拖延工期。而在整个混凝土工程施工中，混凝土强度的确定及控制，是保证工程质量的重要措施，其中早期受冻临界强度又是保证混凝土工程质量的重要前提，只有早期受冻临界强度保证了，才能保证混凝土早期不受冻害，才能保证混凝土后期强度继续发展，就可以避免在冬期施工过程中，由于混凝土质量出现的工程事故。