混凝土微观结构与防冻剂的奥秘
混凝土在浇灌后逐渐凝结硬化的过程，是由于水泥水化作用的结果。水泥水化作用的速度不仅与混凝土本身的组成材料和配合比有关，还受到外界温度的影响。随着温度的升高，水化作用加快，强度增长也随之加快。但当温度降低到0℃时，混凝土中的水开始结冰，由液相逐渐转变为固相，参与水泥水化作用的水减少，导致水化作用减慢，强度增长相应变慢。当温度继续降低，混凝土中的水完全变成冰时，水泥水化作用基本停止，混凝土的强度将不再增长。
如果入模温度低于5度，水泥的水化热将停止反应，混凝土的强度将不会增加。
由于水变成冰后体积增大9%，同时产生约2.5MPa的膨胀应力，这个应力往往超过混凝土内部形成的初始强度值，导致混凝土受到不同程度的，即早期受冻。结冰还会在骨料和钢筋表面产生颗粒较大的冰凌，削弱水泥浆与它们的粘结力。冰凌融化后，还会在混凝土内部形成空隙，降低其耐久性。
为了应对这种情况，国内外学者对冬季施工的混凝土进行了大量试验。结果表明，在混凝土中的水泥水化作用停止之前，使混凝土达到一个最小临界强度（我国规定不低于设计强度的30%且不低于3.5MPa），可以保护混凝土不受冻害，最终强度不受损失。延长混凝土中水的液态形态，使之有足够的时间与水泥发生水化反应，达到混凝土的最小临界强度，并减少混凝土中自由水的含量，是防止混凝土冻害的关键。
在实际工程中，为了保持水的液态，通常采用蓄热法和添加防冻剂两种方法。防冻剂是一种外加剂，包括减水组分、引气组分、防冻组分等。
减水组分的主要功能是减少用水量，从而提高混凝土的抗冻能力。在盐分一定的情况下，减少用水量可以提高混凝土中自由水中盐的浓度，降低液相冰点，有利于水化反应的进行，提高早期强度。它还可以降低水结冰对混凝土产生的冻胀力。
引气组分通过在混凝土拌合物中增加微小封闭气泡的方法，使这些气泡像滚珠一样减少粘性，减少混凝土与管壁之间的摩擦，增加施工阶段的润滑性。它还可以改善混凝土硬化后的内部孔结构，缓解冰晶的冻胀力，减少对混凝土内部结构的损伤，并提高硬化混凝土的抗冻能力。
防冻组分是指一种使混凝土拌和物在负温环境下不受冻害的化学物质。它们的作用方式可以分成三类。第一类是能与水形成低共熔温度的物质，如亚硝酸钠、氯化钠，可以在负温下允许混凝土继续进行水化作用。第二类是既能降低水的冰点，也能使含该类物质的冰的晶格构造发生变化。第三类虽然水溶液有较低的共熔温度，但不明显降低混凝土中水的冰点。它们的作用是与水泥发生水化反应，加速混凝土的凝结硬化。例如氯化钙、碳酸钾等可以加速矿物水化形成钙钒石的过程。早强组分虽然不参与水泥的水化反应，但可以起到催化作用来加速早期水化反应速度。此外防冻剂还包含粘聚矿物质粉等成分可以起到其他辅助作用 。不同的成分有着不同的使用场景和要求需要在选用和使用时注意相关的规范和安全注意事项。 在寒冷地区的施工中我们应慎重选择并合理使用以确保工程的顺利完成和安全达标 关注微信公众号了解更多关于工程建筑的最新资讯和技术进展助力您的工作发展之路顺利前行每日学习跨步前行吧 。