摘要：冻害可以引起混凝土早期结构破坏，使得混凝土强度降低，从而无法满足设计及施工要求。本文对混凝土冻害模式进行了分析，并对防治措施进行了阐述。
关键词：混凝土，冻害，模式，防治措施
在我国的新疆大部分地区，冬期较长，最长可达4一6个月。我国《建筑工程冬期施工规程》规范中规定:当地多年气温资料中，室外日平均气温续5d稳定低于5℃时，混凝土工程即进人冬期施工阶段。而在新疆地区，进行冬期施工是不可避免的。因此混凝土在冬期施工发生冻害也是常见现象。
一、混凝土冻害概述
1、混凝土冻害
混凝土是由砂、石、水、水泥等材料组成的，这些材料具有一定的吸水性，又长期处在水的环境中，这些水分在负温条件下，体积会发生膨胀，经过多个冻胀，融化循环和应力的反复作用，最终导致混凝土的冻融破坏。混凝土（预制混凝土板），属于刚性材料，具有较高的抗压强度，但抗拉强度较低，适应拉伸变形或不均匀变形的能力较差。在冻胀力或热应力的作用下，容易破坏。经过国内外对混凝土冬季施工理论和方法的探索研究认为，混凝土受冻害损伤的情况如下：
（1）剥落脱皮是由于冻融引起的混凝土表面材料的损伤；
2）内部损伤是表面没有可见效应而在混凝土内部产生的损害，它直接导致混凝土性质改变(如动弹性模量降低)。
而根据受冻阶段的不同，可以将混凝土冻害分为如下三个阶段:新拌混凝土受冻、混凝土的早期冻害、硬化后混凝土冻害。新拌混凝土受冻可以导致混凝土冻胀破坏。混凝土的早期冻害是指混凝土浇筑后，在养护硬化期间受冻。硬化后混凝土冻害将会导致整个混凝土的强度降低等后果。混凝土的冻害很大程度上取决于施工方法选择、施工人员技术水平以及责任心的问题，从而使得混凝土的一系列物理力学性能降低，达不到设计要求，最终影响工程质量甚至发生严重事故。
2、冬期施工与混凝土冻害
混凝土渠道防渗是否产生冻胀破坏，其破坏程度如何，取决于基土冻结时水分迁移和冻胀作用。而这些作用又和当时当地的土质、土的含水量、负温度及工程结构等因素有关。若采取措施消除或改善其中一个因素，就有可能防止混凝土的冻胀破坏。但是，混凝土渠道防渗多处于粘质土壤上，渠水易于补给基土，混凝土板体重量轻，抗冻胀能力弱，某些渠段无法避免自然和人为的不利条件，易于遭受冻害。由于混凝土冻害阶段中的新拌混凝土受冻和混凝土的早期冻害大部分是发生在混凝土工程施工阶段，所以冬期施工对于混凝土冻害的产生有着重要的影响。对于新疆的大部分地区，防治混凝土受冻害损伤在冬期施工中具有重大意义。当混凝土工程进入冬季施工时，只要采用适当的施工方法，避免新浇筑混凝土早期浸冻，使得外露的混凝土与外界气温保持较小温差，就会大大减小混凝土冻害的可能性。
二、混凝土冻害的模式
新疆地区的某一建筑工程于10月末开始施工，现浇混凝土总量较大，采用矿渣硅酸盐水泥，骨料为细沙与卵石，大量使用木模板。浇筑混凝土时，按冬期混凝土施工要求加入抗冻剂；但是浇筑完的混凝土未及时采取保护，所以在夜间温度较低的情况下发生了冻害现象。拆模板后，混凝土构件表面有冰纹、颜色发白和不均匀等现象，而且与钢筋几乎没有粘结力，混凝土内部多较大孔隙。实验检测的混凝土强度等级大大降低，均为达到设计要求。作者通过分析，总结出了混凝土冻害的以下模式，并做主义分析介绍。由于混凝土的强度与一定温度、湿度的条件下，水与水泥的水化作用及游离水的蒸发。所以混凝土强度增长的速度与自身温度关系很大。冬期温度较低，强度增长必然缓慢。资料表明，当混凝土在4℃时，强度增长只有15℃的一半；而当混凝土温度降到一1～1.5℃时，游离的水开始结冰，混凝土强度增长更慢；当混凝土温度降到－4℃时，水化水开始结冰，水化作用停止，混凝土强度停止增长。
1、第一种受冻模式。混凝土在拌制的过程中，因为温度很快的下降，或者在温度很低的情况下进行混凝土浇注，混凝土中的水分在位来得及转移的情况下被冻成冰，混凝土强度将不再增加，所以此种情况下，混凝土解冻后仍然达不到强度要求。
2、第二种受冻模式。如果新拌混凝土在初凝以后，在水化的胶凝期受冻。而这种受冻可使后期混凝土强度损失20%～40%。此种受冻模式冻结是冻结温度较高，冻结缓慢，混凝土中的水分逐渐转移。而混凝土强度损失的大小，取决于水分移动程度。
3、第三种冻害模式。混凝土浇注完成之后，强度并已经达到设计的强度要求时，所产生的冻害，这种冻害的程度取决于混凝土本身的抗冻性能。
4、第四种冻害模式。此种冻害模式原则上是被允许的。水泥与水化合时产生的水化生成物的体积减小，可以与水结冰体积增大相补偿。在这种情况下，混凝土的强度减少很少。
三、混凝土冻害的防治措施
对于混凝土的冻害，根本的解决方法是，在混凝土受冻结前使其具有足够的强度，从而抵抗冻害引起的混凝土内部的冻结应力。使混凝土不受冻的这个强度称为“临界强度”，临界强度约等于混凝土设计强度等级的30%。对于以上的混凝土冻害模式，作者提出了施工建议。
1、对于第一种受冻模式，可以在混凝土在拌制的过程中，通过采用抗冻外加剂，加速硬化，提早达到临界强度，或降低水的冰点，使混凝土中的水在负温环境下延迟冻结；或者可以对拌和材料进行加热后在进行拌制。根据加热所采取的能源不同，可分为蒸气加热、电热、感应电热、红外加热、空气加热；也可以改用高活性水泥，如高标号水泥，快硬水泥等。
2、对于第二种受冻模式，可以采用降低水灰比的措施以减少游离水，或使用低流动性混凝土或干硬性混凝土。这种方法能够加速混凝土中的水分得转移。使得混凝土强度损失的变小。
3、对于第三种冻害模式，可以在混凝土浇注完成之后，强度并已经达到设计的强度要求时，对混凝土结构进行保温或加热，人为地造成对混凝土养护的温湿条件。
4、对于第四种冻害模式，作者不再详细介绍，因为此种冻害模式原则上是被允许的。所以在工程施工中严格把握混凝土配料的质量关以及按照冬期施工的措施，就会避免此种冻害的产生。
四、结语
混凝土的冻害已成为我国大部分地区冬期施工中较为突出的问题，因此解决好混凝土冬期施工主要问题是提高工程质量总体水平的关键所在。如何将这种危害降到最低，还有待于广大设计及施工技术人员进一步探索与研究。
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