防冻剂的组成及对混凝土的作用机理？

　　防冻剂必须从防止冻害的发生及提高混凝土本身的抗冻性两个途径来解决。

　　防冻剂可以分成两大类型：早强型和防冻型。

　　我国气候及温度变化规律：长江以北到黄河以南，气温虽然可以降至5℃以下但基本上在0 ℃上，冬季施工只要加早强剂即可以保证质量了。黄河以北，气温会在0 ℃以下数个月，冬季施工需要防冻剂。华北西北地区，最低气温在-10 ℃以上的地区，使用早强型的防冻剂。东北地区内蒙新疆，冬季气温经常在-10 ℃以下，冬季施工的混凝土必须使用防冻性的防冻剂。

1. 早强型防冻剂

　　最低气温不超过-10℃，日气温一般在0℃上下浮动，在气温最高的白天浇筑，混凝土内部温度就可以保持在0℃以上。不是在最高气温下浇筑，浇筑后用塑料薄膜及草袋等覆盖，混凝土内部温度也会高于气温。这种情况下混凝土会很快达到临界强度3.5MPa而不至于产生冻害。因此在最低温度高于-10℃时只需添加早强型防冻剂即可。目的是更快的达到临界强度。

　　早强型防冻剂可以不必加入太多的防冻组分，尽量使防冻剂的掺量降低些，不但经济核算，降低掺量对混凝土的耐久性也是很有好处的。

2. 防冻型防冻剂

　　日平均气温在-15℃以下的地区，混凝土浇筑后即使是入模温度较高，但由于混凝土内外温差较大，混凝土保护在简单覆盖的情况下还是会很快的降至0℃以下，防冻剂的作用是要保证混凝土在浇筑后能抵御一定限度负温环境。在此低温下混凝土内部仍然保持足够的液相，以使水泥水化作用继续进行，而不致被冻胀破坏。

　　防冻组分是以降低液相中的冰点为目的的一些纯化学物质。为保持在规定的负温下仍然有足够的液相就必须保持防冻成分有一定掺量。这些物质在防冻剂中占有相当的比例，而这种比例随着所要求的规定温度不同而变化，负温越低掺量越大。

3. 复合型防冻剂的组分及作用机理

　　根据混凝土产生冻害的原因分析，必须从提高混凝土本身的抗冻能力及防治冻害的发生两个途径来解决。

（1）早强组分

　　为了促进水泥水化作用，使混凝土尽快达到抵御冻害的能力，强度迅速增长，加速模板周转，缩短工期，早强组分是必不可少的，为了避免钢筋锈蚀，采取相应技术措施，使用少量的氯盐，确保对钢筋无促锈作用。

　　常用的早强剂有硫酸钠，氯化钙，硝酸钙，亚硝酸钙，三乙醇胺等。防冻剂中的早强成分主要是是混凝土尽快达到或超过混凝土的受冻临界强度。

（2）减水组分

　　减水剂的作用就在于分散水泥和降低混凝土的水灰比。减少了绝对用水量，使毛细孔变细、减少、且分布均匀，提高了混凝土的密实性。实质上是减少了混凝土中可冻水的数量，即减少了受冻混凝上中的含冰率，相应也提高了混凝土防冻性能。另外防冻剂掺量是固定的，由于水灰比的减小，相对的提高了混凝土中减水剂水溶液的浓度，进一步降低了冰点，从而提高了混凝土防早期冻害能力。

　　常用的减水剂有木钙，木萘，萘系高校减水剂及三聚氰胺，氨基磺酸盐等。

（3）引气组分

　　水结冰时体积增大 9 ％，严重时可造成混凝土中骨料与水泥颗粒的相对位移，使混凝土结构受到损伤甚至破坏，形成不可逆转的强度损失。这种引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的激小气泡。这些气泡对混凝土主要有四种作用：

　　(a) 能减少混凝土的用水量，进一步降低水灰比；

　　(b) 引入的汽泡对混凝土内冰晶的膨胀力有一个缓冲和消弱作用，减轻冰晶膨胀力的破坏作用；

　　(c) 提高了混凝土的耐久性能；

　　(d) 小气泡起到阻断毛细孔作用，使毛细孔中的可冻结水减少。

　　当引入的气泡数量少，体积大，一般都是可见气泡，起不到上述效果，反而会产生一些不利的影响，并且由于振捣排除不力时，一些气泡还会聚合成更大气泡，因此称这种气泡为有害气泡，所以使用引气原材料要特别谨慎。

　　引气的组分可以使用引气型减水剂如木钙，木钠，蒽系减水剂等。也可以使用引气剂，如松香热聚物等。

（4）防冻组分

　　主要功能是在负温条件下降低混凝土内游离水的冰点，减少混凝土内部水分的成冰率，使之有较多的液态水供水泥水化，更重要的是改变成冰结构，使冰晶变得疏松且成立体网状结构，因而对混凝土结构没有破坏作用。防冻组分一般掺量都比较大，考虑到对混凝土耐久性能的要求，应尽量减少 K + 和 Na + 的引入量，这也是防冻剂的突出特点。

　　在负温下掺防冻剂混凝土中大部分水仍保持液相，混凝土强度在负温下依然在增长。在负温下混凝土的增长速度取决于水泥品种、防冻剂种类和负温温度。按混凝土强度增长的速率的次序如下排列：

　　K 2 CO 3 >CaCl 2 >NaCl>NaNO 2 >Ca(NO 3 ) 2

　　只要保证混凝土在达到临界强度前不受早期冻结，掺防冻剂混凝土的强度在以后的正温下都能正常地继续增长。