近年來，隨著我國高速公路的不斷發(fā)展，工期不斷縮短，混凝土結(jié)構(gòu)在冬期施工以非常普遍。混凝土在未達(dá)到應(yīng)有的強(qiáng)度，混凝土內(nèi)部還有一定的水，而這些水中含有自由水，在環(huán)境溫度達(dá)到水的冰點(diǎn)后，促進(jìn)水相轉(zhuǎn)變成冰，導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)用到混凝土冬期施工中。

1 防凍劑的作用機(jī)理與原理

1.1 防凍劑的作用機(jī)理

（1）根據(jù)烏拉爾定律。從研究中可以發(fā)現(xiàn)，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，通過采取降低冰點(diǎn)的方式來確保材料處在負(fù)溫度下混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的水泥直接轉(zhuǎn)化成為液態(tài)水，這是進(jìn)行冬季環(huán)境施工應(yīng)用防凍劑的作用機(jī)理。

（2）冰晶畸變理論。純水在0℃時會結(jié)冰，因?yàn)闅滏I作用使得內(nèi)部水分子聚合為分子集合體，凍脹能力會顯得比較強(qiáng)。在加入防凍劑之后的水溶液，如果溫度低于0℃就會有冰析出，而防凍劑的存在會給氫鍵造成較大的干擾影響，所析出的冰晶體細(xì)小且呈現(xiàn)出絮狀，此時就可以形成液相水同時存在，從宏觀角度上看邊角輕松，凍脹應(yīng)力也會明顯的降低。

（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(xù)下降到液相冰點(diǎn)的時候，就會有冰結(jié)晶體的析出。在負(fù)溫度之下，由于析冰現(xiàn)象的發(fā)生而導(dǎo)致溶液濃度的增加，在新的溫度之下會達(dá)到平衡的狀態(tài)中，這就是冰液共存狀態(tài)，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)容依然存在液態(tài)水的形式，要想使得混凝土才能夠持續(xù)液化，防凍劑的含量并不會發(fā)生變化，按規(guī)定溫度之下的液相溶液也會保持不變，水泥水化反應(yīng)之后所消耗的會會由冰化為水供應(yīng)，也就是達(dá)到液灰比平衡。

（4）成熟度理論。水泥材料水化的過程中，內(nèi)部會出現(xiàn)比較復(fù)雜的化學(xué)、物理變化，極易因?yàn)闇囟鹊淖饔枚a(chǎn)生影響。規(guī)定配合比參數(shù)的混凝土材料，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)溫度、時間等存在著函數(shù)的關(guān)系，如果養(yǎng)護(hù)時溫度比較低，水化反應(yīng)速度下降，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度嚴(yán)重下降。

1.2 防凍劑的防凍原理

防凍劑的作用機(jī)理直接受到其內(nèi)部組成成分的影響，目前應(yīng)用比較普遍的是如下幾種：

①減水成分。能夠適當(dāng)?shù)慕档桶韬线^程的水分加入量，可以大大減少移動冰的總量，可以避免凍脹的發(fā)生。同時，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(zhuǎn)化為小顆粒的晶體結(jié)構(gòu)，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，避免凍脹過程的裂縫擴(kuò)散嚴(yán)重；另一方面，通過引入大量氣泡而發(fā)生膨脹反應(yīng)，氣泡能夠吸收膨脹應(yīng)力，也能夠降低凍害的發(fā)生?；炷猎谝霘怏w時，能提升其耐久性、抗凍脹和能力；

③早強(qiáng)成分。在施工環(huán)節(jié)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后才能進(jìn)行后續(xù)施工。混凝土終凝過程，需要避免外部荷載過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞。而防凍劑的關(guān)鍵作用就是能夠加速混凝土凝結(jié)，可以在最短時間內(nèi)就能夠達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度，硬化速度大幅提升，能夠避免其結(jié)構(gòu)損壞；

④防凍成分。根據(jù)需要加入一定量無機(jī)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(dá)到該溫度之后，孔隙內(nèi)部因?yàn)榇嬖趦鰝?cè)游離水就會進(jìn)行結(jié)冰反應(yīng)，冰體內(nèi)NaNO2部分析出，而剩余未結(jié)冰的水中含有NaNO2的濃度會有所增大；溫度在下降之后，其他的游離水還會持續(xù)的結(jié)冰，剩余游離水濃度也會增大，在整個反應(yīng)過程中，直到達(dá)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(jī)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(jù)需要選擇合適的種類。但是該溫度并不是一個準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，必須要綜合工程條件、施工環(huán)境等因素確定。防凍劑應(yīng)用溫度與抗凍臨界強(qiáng)度要聯(lián)合起來應(yīng)用，在達(dá)到防凍劑的應(yīng)用溫度之前，應(yīng)該保證混凝土強(qiáng)度能夠大于抗凍臨界溫度，從而可以提升使用效果，避免結(jié)構(gòu)損壞的情況出現(xiàn)?；炷量梢允褂玫臏囟仍降?，就表示其防凍劑的效果更好，混凝土可以在較長時間內(nèi)達(dá)到強(qiáng)度要求，可以大大提升臨界抗凍強(qiáng)度性能。

當(dāng)前我國的所應(yīng)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(shè)計難度會更高，并且還會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(yīng)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就能夠達(dá)到臨界強(qiáng)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，減緩水化過程中產(chǎn)生的熱量的散失，保證混凝土的內(nèi)部溫度，實(shí)現(xiàn)混凝土的正常水化。同時，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(fù)溫的時間，保證混凝土的強(qiáng)度正常發(fā)展，以在接觸負(fù)溫時達(dá)到必要的臨界抗凍強(qiáng)度。常用的保溫方式有：利用苯板或擠塑板等保溫板對結(jié)構(gòu)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(jié)的工作，才能體現(xiàn)出防凍劑的使用效果。攪拌時間延長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，消除事故問題。再者，防凍劑的應(yīng)用具備最佳攪拌時間與振搗時間，如果過度攪拌或者振搗會導(dǎo)致引起量的降低，而如果攪拌或者振搗不足，會導(dǎo)致內(nèi)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(jù)需要設(shè)置保溫裝置，嚴(yán)格限定運(yùn)輸距離，確保各個環(huán)節(jié)都能夠順利的進(jìn)行，各個工序銜接更加順暢，可以有效的提升混凝土的入模施工溫度，可以有效的延長正養(yǎng)護(hù)的時間，使得混凝土材料盡快達(dá)到抗凍臨界溫度參數(shù)。

3 結(jié)語

混凝土防凍劑是一種非常重要的組成成分，對于結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生直接的影響，所以需要深入研究其應(yīng)用條件。近年來，西方國家開始加大力度進(jìn)行混凝土防凍劑的研發(fā)與應(yīng)用，對于硫氰酸鹽的研究比較深入，美國材料試驗(yàn)協(xié)會（ASTM）發(fā)布了一些標(biāo)準(zhǔn)。在防凍劑的評價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(yīng)用，其理論和實(shí)踐體系更加的完善。