对高寒-高海拔地区混凝土防冻及抗冻问题的认识

对高寒\高海拔地区混凝土防冻及抗冻问题的认识

【提要：在青海西部柴达木盆地的察尔汗盐湖地区，该地区既是典型的大陆性沙漠性气候；又是海拔高达2850m，冬季气温常在

-16～-27℃的高寒、高海拔地区。在此地区做好混凝土的防冻、抗冻工作，对于保障国家重点工程—青海盐湖金属镁一体化项目工程质量安全将有十分重要的意义。】

主题词：高寒、高海拔混凝土防冻抗冻

中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：

位于青海西部柴达木盆地中察尔汗盐湖，为典型的大陆性沙漠性气候，海拔2850m。一年有四个月平均气温在零下，冬季（尤其是12月、元月份）气温常在-16～-27℃，有时还出现-29.7℃的极端气温。

察尔汗地区干旱（其相对湿度只为18%）、多风、少雨，日温差很大，最大风速28.3m/s,年平均降水量24.0mm,年平均蒸发量为3566.3mm,蒸发量是降水量的148.6倍。

随着西部大开发战略的实施，特别是作为国家重点建设工程——青海盐湖金属镁一体化项目的快速建设进行，对混凝土工程提出了很高的要求，尤其对冬季施工或恶劣环境下的混凝土工程要求更高。如何在这种环境下，生产出符合结构和工艺要求的混凝土，是每个在此地从事混凝土技术工作者必须正确面对和需要解决的问题。

一、从混凝土理论及生产方面，正确区分“防冻混凝土”、“抗冻

混凝土”两个不同的概念，促使许多人走出认识上的误区。

1、防冻混凝土的技术要求：在冬期施工中，采取可靠的技术措施，使混凝土浇筑后及早凝结硬化，在未达到受冻临界强度（以下做概念解释）以前不得发生冻胀破坏。

【注：受冻临界强度是指冬期浇注的混凝土在受冻以前必须达到的最低强度。通常指新浇注的混凝土达到某一强度时遭受冻结, 但当恢复正温养护后, 混凝土的强度还能继续增长, 并经28 d 标养后, 后期强度可达设计的混凝土标养28 d 强度的95% 以上时所需要的最低初期强度。】

2、抗冻混凝土的技术要求：抗冻混凝土是指结构设计要求混凝土具有长期抵抗冻融循环的耐久性能，及满足设计规定的抗冻等级。其主要用于水利、港口、桥梁及公路工程。

根据gb/t50082-2009 标准，混凝土抗冻性能按试验方法不同，分抗冻等级和抗冻标号。抗冻等级用符号f 表示，而抗冻标号是用符号d 表示，两种方法均采用龄期28d 的试件在吸水饱和后，检测其承受反复冻融循环下的性能变化。抗冻等级是以试件相对动弹性模量下降至不低于60％或者质量损失率不超过5％时的最大冻融循环次数来确定；抗冻标号是以抗压强度损失率不超过25％或者质量损失率不超过5％时的最大冻融循环次数来确定。常用的混凝土抗冻等级有：f50、f100、f150、f200、f250、f300 等。

3、防冻混凝土和抗冻混凝土在具体实施中的异同：

（1）、施工：抗冻混凝土不只是仅局限于冬季施工，在任何季节

都可以施工；而防冻混凝土主要是应对冬季负温下严格按照冬期施工规范进行浇筑的混凝土。

但抗冻混凝土在冬期环境下浇筑时必须采取地期施工技术措施。（2）、技术措施：

①、防冻混凝土中掺入合格的防冻剂后，能降低水的冰点，并改变了冰晶结构，使混凝土在负温条件下不会发生冻胀破坏，且仍有足够的液态水使水泥的水化作用得以继续进行；转入正温后，混凝土强度能进一步增长，达到或超过设计强度要求。换言之，其是注重于在混凝土施工浇筑中重点对于防冻剂的使用和混凝土浇筑后

采取各种保温措施的实施。

②、抗冻混凝土则更注重于对混凝土耐久性的研究，以影响混凝土抗冻性因素（如;平均气泡间距、水胶比、含气量、骨料和胶凝材料）为主要对象进行配合比的设计。

实际上这两种混凝土技术要求完全不同，有些施工方，尤其是一些商混站（指笔者所在的察尔汗盐湖地区）对标准规范的掌握或对两种混凝土生产工艺技术含糊不清。譬如：误认为“抗冻混凝土就是掺防冻剂的混凝土”、或“大热天为什么要浇筑抗冻混凝土？”等。并错误地指导混凝土的生产和施工浇筑，使抗冻混凝土的生产、浇筑和养护等环节误入歧途。这些误区将会造成在察尔汗盐湖地区这种恶劣的施工环境下，给该地区的国家重点建设工程埋下质量隐患。

二、两种混凝土的生产技术要点：

以遵循混凝土“最佳耐久性”为主要目的，严格按照《混凝土冬期施工规范》jgj104—97和其他规范要求进行对混凝土的生产、施工浇筑。

1、防冻混凝土生产的技术要点：

（1）、按照《混凝土冬期施工规范》jgj104—97要求：冬期施工浇筑的混凝土宜掺入早强剂或防冻剂，并应在混凝土凝结硬化初期，采取适当的保温或增温措施，充分利用混凝土自身热量或外部热量（如电热法、蓄热保温法、暖棚法等），确保混凝土浇筑后的起始养护温度：严寒地区不低于10℃；寒冷地区不低于5℃，使混凝土强度具备正常增长的条件，尽快的获得受冻临界强度。（2）、按照察尔汗盐湖地区的特点和施工惯例，冬期施工的混凝土宜适当提高水泥用量，或采用早强水泥，使实施浇筑的混凝土强度等级比设计强度等级高一个标号。同时采用高性能减水剂或高效减水剂，尽量减少用水量等技术措施。采取以上技术措施的目的，是为了控制和提高混凝土的出机温度和入模后温度，确保混凝土浇筑后强度具备正常增长的条件，在未达到受冻临界强度以前不发生冻害。

（3）、考虑到察尔汗盐湖地区属复杂性的高腐蚀地质条件，对于早强水泥、早强剂、防冻剂的选用要持严谨的态度。据有关资料表明：当今世界混凝土破坏原因按重要性排列的顺序是：钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用。因此，掺用早强剂或防冻剂的混凝土应注意要限制氯盐含量，氯盐是诱发钢筋锈蚀的

一个很重要因素，预应力混凝土和钢筋混凝土应严格按有关标准规范规定控制混凝土中的最大氯离子含量，避免发生工程质量事故，造成巨大浪费，国内外许多工程已为此付出了惨重代价。

鉴于水泥尤其是外加剂生产厂家良莠不齐，我们通过多方考察，严格选用青海水泥股份有限公司生产的“昆仑山”水泥和西宁远舰建筑材料有限公司生产的“金泉”牌外加剂作为专供产品，以杜绝上述危害的发生。

2、抗冻混凝土生产的技术要点：

影响混凝土抗冻性的主要因素是平均气泡间距、水胶比、含气量、骨料和胶凝材料等。因此，抗冻混凝土的生产试制主要抓住以下几个方面的因素。

（1）、平均气泡间距是影响混凝土抗冻性最主要的因素，平均气泡间距越大，混凝土的抗冻性越低；据有关资料表明：一般平均气泡间隔系数控制在500μm以下可获得高抗冻混凝土。

（2）、水灰比越大，混凝土中可冻水的含量越多，混凝土的结冰速度越快，混凝土强度越低，抵抗冻融的能力越差。对于强度等级c30以上的混凝土，最好将水灰比控制在0.35～0.45之间比较合适。据有关资料表明：当水灰比小于0.45 以下时，抗冻性才随水胶比的降低而明显提高，对于水灰比小于0.35 的混凝土，即使不掺引气剂，也有较高的抗冻性。

（3）、在一定范围内，含气量越多，混凝土的抗冻性越好。一般当所用的天然骨料的最大粒径为5.0～ 31.5mm ，浇混凝土中的含