一、混凝土冬施工
1.冬期施工起止时间的规定
混凝土结构工程应采取冬期施工措施，连续 5 天稳定低于 5 ℃ 的首日为冬期施工起始日期。连续 5 天稳定高于 5 ℃ 的末日为冬期施工终止日期。起止日期之间的期间即为混凝土冬期施工期。
2.温度对混凝土性能的影响
低温下，水泥的水化反应减缓，影响混凝土强度增长。试验表明，温度每降低 1 ℃，水泥的水化作用降低约 5% ～ 7%。在 1 ℃ ～ 0 ℃ 范围内，水泥的水化活性剧降，水化作用缓慢。一般低于某一临界温度时，游离水开始结冰，-15 ℃ 左右时，游离水几乎全部冻结，导致水泥的水化和硬化停止。
水转化为固态冰时体积增大 9%，产生内应力，造成骨料相对位移和内部水分负温迁移，形成局部结构破坏。
过早冻结的新浇筑混凝土强度损失可达设计标号的 50%，甚至引起整体结构破坏。达到临界强度后冻结，混凝土强度损失较小，不会引起整体结构破坏。
混凝土掺入防冻剂可降低水溶液冰点，幅度与防冻剂种类和溶液浓度相关。防冻剂效果取决于溶液浓度和混凝土硬化过程中的负温值。
主要目的是保持混凝土在负温下仍有足够的液相，使水泥水化继续进行。转正温后，混凝土强度可恢复并达到或超过设计标号。
3. 混凝土冬期施工注意事项
混凝土冬期施工要求正温浇筑、正温养护。对原材料加热、混凝土搅拌、运输、浇筑和养护均需进行热工计算并施工。
（1）对材料和材料加热的要求
- 冬期配制混凝土宜选用高活性、高水化热量的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，蒸汽养护的水泥品种需经试验确定。强度不低于 42.5 等级，水灰比不大于 0.6。不得直接加热，使用前 1 ～ 2 天运入暖棚存放，温度不低于 5 ℃。
- 水的比热远高于砂石集料，冬期优先加热水，但温度应符合规定。
- 集料要求提前清洗和贮备，无冻块和冰雪，贮备场地地势较高无积水。
- 砂石温度应符合热工计算要求。加热方法因地制宜，首选蒸汽加热。
- 加热设备设计时，需计算用料量、初温和比热，确定需要的总热量和所需的热源种类、规模和数量。
（2）搅拌
避免露天搅拌，搭设暖棚，优先选用大容量搅拌机，减少热量损失。搅拌前用水或蒸汽清洗搅拌机。搅拌时间比常温延长 50%。为避免骤凝，投料顺序为水和砂石先行，后加水泥。热水不直接接触水泥时，可加热至 100 ℃。
（3）运输
保证混凝土不离析、塑性不丧失。主要措施为减少运输时间和距离，使用大容积保温运输工具。
（4 ）浇筑和养护
模板和钢筋上的冻雪和污垢应清除。加快浇筑速度，防止热量散失。混凝土出机温度不低于 10 ℃，入模温度不低于 5 ℃。加热养护时，温度不低于 2 ℃。
加热养护整体式结构时，施工缝位置应设在温度应力较小处。温度超过 40 ℃ 时，易产生结构内温度应力。征求设计单位意见，在跨内适当位置设置施工缝。水泥终凝后立即用 3 ～ 5 大气压的气流吹除结合面的水泥膜、污水和松动石子。
二、 防冻剂的组成及作用机理
防冻剂必须从防止冻害和提高混凝土自身抗冻性两方面解决。
防冻剂分为早强型和防冻型两大类。
我国气候和温度变化规律：
•长江以北到黄河以南，气温虽可降至 5℃以下，但基本在 0 ℃ 以上，只需早强剂即可。
•黄河以北，气温在 0 ℃ 以下数月，需要防冻剂。
•华北西北地区，最低气温在 -10 ℃ 以上的地区，使用早强型防冻剂。
•东北地区内蒙新疆，冬季气温常在 -10 ℃ 以下，必须使用防冻性防冻剂。
混凝土防冻剂
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
当平均气温低于-15℃时，即使混凝土浇筑时的入模温度较高，由于混凝土内外温差较大，混凝土在简单覆盖下仍会迅速降至0℃以下。此时需要防冻剂来保证混凝土在浇筑后能够抵御一定程度的负温环境，保持内部液相的充足，使水泥水化作用得以持续进行，避免冻胀破坏。
防冻组分是一些旨在降低液相中冰点的纯化学物质。为了在规定的负温下保持足够的液相，防冻成分的掺量必须保持在一定水平。这些物质在防冻剂中占有比例，而比例的大小随着要求的温度不同而变化，负温越低，掺量越大。
3. 复合型防冻剂的成分及作用机制
从混凝土冻害的成因分析，解决问题的途径包括提高混凝土本身的抗冻能力和防止冻害的发生两个方面。
（1）早强组分
早强组分对于促进水泥水化作用，使混凝土尽快达到抵御冻害的能力，提高强度，加速模板周转，缩短工期是必不可少的。为了避免钢筋锈蚀，可采取相应的技术措施，并在防冻剂中添加少量的氯盐，确保对钢筋无促锈作用。
常见的早强剂有硫酸钠，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帮助混凝土尽快达到或超过其受冻临界强度。
（2）减水组分
减水剂的作用在于分散水泥并降低混凝土的水灰比。减少用水量会使毛细孔变细、减少、分布均匀，从而提高混凝土的密实性。本质上，它是减少了混凝土中可冻水的数量，即降低了受冻混凝土中的含冰率，也相应提高了混凝土的防冻性能。由于水灰比的减少，防冻剂的掺量是固定的，相对提高了混凝土中减水剂水溶液的浓度，进一步降低了冰点，从而提高了混凝土的早期防冻害能力。
常见的减水剂有木钙，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
水结冰时体积会膨胀9%，严重时会导致混凝土中的骨料与水泥颗粒相互位移，使混凝土结构受损甚至破坏，造成不可逆转的强度损失。引气剂在搅拌混凝土的过程中，能够引入大量均匀分布、稳定封闭的微小气泡。这些气泡对混凝土主要有以下四种作用：
- (a) 能减少混凝土的用水量，进一步降低水灰比；
- (b) 引入的气泡对混凝土内冰晶的膨胀力起到缓冲和消弱作用，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，体积大时，一般都是可见气泡，起不到上述效果，反而会产生一些不利影响。并且，如果振捣排除不力，一些气泡还会聚合成更大的气泡，因此这种气泡被称为有害气泡。使用引气原材料时要特别谨慎。
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
防冻组分的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，使冰晶变得疏松并形成立体网状结构，从而对混凝土结构没有破坏作用。防冻组分的掺量一般都比较大，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根据水泥品种、防冻剂种类和负温温度而异。按混凝土强度增长的速率的次序排列如下：
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。
三、 防冻剂的生产与工程应用
1 防冻剂的生产
复合型防冻剂在我国北方地区大量使用。
粉状防冻剂的生产关键在于配方的选择与产品质量的均匀性。液体产品必须考虑各组分之间在水溶液中的相容性。液态产品中不允许有沉淀、结晶、絮状物，粘稠度要适于管道输送。
2 冬季施工中防冻剂的选用
冬施混凝土大致分为3大类：冷混凝土、负温混凝土和早强混凝土。
冷混凝土是指除拌合水必须保持液态外，其他集料均不保温，浇筑后也不采取任何保温措施，主要依靠防冻组分保证一定的过冷液体在负温下缓慢的进行水化。这种混凝土需要掺大量无机盐类来降低冰点。在施工条件不具备采取其他措施时才使用。
负温混凝土：混凝土在负温施工时，对砂、石、拌合水进行保温和热处理，在混凝土养护过程中要与保温防护、蓄热法等综合措施相结合。
低温早强混凝土：在0℃左右的低温或不很低的负温下施工，只采取加热拌合水再辅以综合蓄热法使混凝土保持在正温下硬化、增强。
冷混凝土和负温混凝土掺防冻剂的作用是降低拌合物种中液相的冰点，使水泥在负温下继续水化，因此采用防冻型的防冻剂，负温混凝土采用了加热原材料及蓄热保温养护使混凝土的初始温度始终高于外界最低温度，因此外加剂掺量比冷混凝土少。
低温早强混凝土则只需加入早强型防冻剂即可。