在冬季施工过程中，当平均温度小于或等于5℃时，混凝土强度发展缓慢。当最低温度在-1℃～-2℃之间时，如果不采取有效的保温措施，新浇混凝土可能会冻结，一旦冻结，将给混凝土带来极大的破坏。冬季使用防冻剂，加上良好的保温养护，是减少混凝土早期病害、提高混凝土防冻效果的切实有效的措施，从而保证混凝土的耐久性和强度满足施工要求，保证混凝土工程质量。

（一）防冻剂作用机理

防冻剂在混凝土中的作用机理主要有以下几个方面。

（1）冰晶畸变理论

        当纯水在0℃结冰时，由于氢键的作用，水分子会聚集形成具有较强冻胀力的分子聚集体。在水中加入防冻剂后，温度会低于其冰点，并会有缓慢的冰沉淀。然而，由于抗冻分子的干扰，水分子间的氢键会析出细小的絮状结构的冰晶，宏观上非常柔软，显著降低冻胀应力。例如，NaNO2、Na2SO4、Ca（NO3）2等具有很强的抗冻胀能力。

（2）乌拉尔定律

      防冻剂浓度对降低混凝土混合料液相冰点有一定的作用。只有降低液相冰点，才能保证混凝土在负温条件下有液态水参与水泥水化。这是有防冻剂的混凝土。在负温条件下，混凝土仍能进行水化，以提高混凝土强度。

（3）水灰比平衡理论

        当温度降至混凝土液相冰点时，含防冻剂的混凝土混合料将逐渐开始除冰。在负温度环境下的液相中，冰点随着除冰浓度的增加而减小，然后在这种负温度条件下，将实现冰-液共存状态，即新的动平衡。此时，混凝土中的液态水可以保证水泥继续水化，防冻剂浓度不变，液相浓度不变。融冰产生的水将补充水泥水化所需的水，即液灰比平衡。

（4）成熟度理论

        温度对水泥水化的影响非常显著。随着养护温度的降低，水泥水化速率减慢，混凝土强度增长速率逐渐降低。因此，混凝土强度的发展不仅与养护时间有关，还与养护温度有关。例如，在20℃时，成熟度系数为1，而在-10℃时，成熟度系数仅为0.12。冬季混凝土的成熟度按600℃·D计算，规定不超过60d，对于许多不采取保温措施的工程，即使超过60d，仍难以达到600℃·D的规定成熟度，回弹检测强度往往较低。

（二）防冻剂的组成

        在冬季混凝土施工中，为了避免混凝土的冻害，经常在生产中加入防冻剂，以降低混凝土中液态水的凝固点温度，以保证混凝土中存在液态水以满足水化的需要，并减少低温造成的损害。目前应用最为广泛的防冻剂是复合型防冻剂，具有坍落度损失小、减水率高、早期强度高、凝结时间适中等优点，其主要成分有：。

（1）防冻成分

        其作用是破坏冰的结晶形态，降低水的液态冰点，保持混凝土中水泥水化反应所需的液态水，避免混凝土的冻害，尽快达到早期强度。使用防冻剂成分，首先可以降低水的冰点，保证混凝土在负温下的水化继续进行，如氯化钠、亚硝酸钠等；其次，还可以改变冰的晶格形状，降低冻胀应力，避免尿等对混凝土强度的损害，此外，一些防冻剂虽然不能降低混凝土中水的凝固点，但可以直接与水泥反应，加速混凝土的凝结硬化，提高混凝土的早期强度，如氯化钙、碳酸钾等。

（2）早期强度构件

         早期强度组分对混凝土水化起催化作用，加速混凝土的凝结硬化，使其尽快达到抗冻临界强度，提高混凝土的抗冻性。同时，水泥水化促进了复合水的产生，也能产生一定的水化热，降低混凝土的冻害。

（3）减水部件

        降低混凝土耗水量，消除冻胀内因，提高混凝土密实度。减水剂能将水泥分散成较小的颗粒，改善混凝土的内部孔隙结构。吸附在水泥表面的减水剂能释放包裹水，使冰粒径由大变小，降低混凝土冻结时的膨胀和冻结压力。

（4）引气部件

         引气剂是一种引入的小气泡，用来吸收冰晶形成过程中产生的冻胀应力，减少混凝土冻胀过程中的裂缝扩展，降低混凝土的冻胀力。空气含量的增加还可以增加混凝土的内部润滑性，提高混凝土的工作性，进而改善混凝土的内部结构。小气泡可以切割混凝土中的有害通道，提高混凝土的耐久性。

（三）防冻剂混合过程中的注意事项

防冻剂的配制并不是简单地将几个不同的组分混合在一起，应通过实验验证配制后各组分的效果是叠加或相互抵消的同时，应根据混凝土原材料、配合比、技术要求等条件，充分考虑各组成部分对混凝土性能的影响。

（1）配制时，用水量不宜过高，易造成防冻剂和减水剂本身冻结；

（2）注意混凝土早期和防冻组分中无机盐的含量，防止过量无机盐降低减水率，降低坍落度保持能力，影响混凝土后期强度和耐久性；

（3）选用合适的无机盐防冻早强组分，避免低温结晶沉淀，堵塞管道，影响混凝土生产；

（4）有机质作为防冻剂组分时，其含量不宜过大，以免影响混凝土后期强度；

（5）控制防冻剂的氯离子含量和碱含量，防止对混凝土耐久性的影响。

（四）防冻剂含量

        如何正确、准确地测定防冻液的含量，也是防冻液使用过程中十分关注的问题。从实际应用的角度看，混凝土防冻剂的含量受水泥品种、用量、水灰比、温度、减水剂的质量和用量、养护条件、工程部位、形状和模板等因素的影响。结构件的水灰比、温度和表面系数与防冻剂用量成正比，而水泥和减水剂用量与防冻剂用量成反比。据说是以水灰比为基础的。认为混凝土的抗冻性与水灰掺量有关。相应的防冻液量计算如下：

a＝Ct·（W/C）·I·dt    （1）

式中：a——防冻剂含量，%；

CT—温度T时防冻液的质量分数，%；

DT——原水溶液密度（g/cm3）；

I——制冰量，%；

W/C—混凝土的水灰比。

        从防冻剂含量的计算公式可以看出，许多计算参数不易确定，增加了计算的难度和准确性。研究发现，当防冻液I在混凝土中的冻结量达到40%-50%时，对混凝土强度不会产生不良影响。例如，当冻结量为1=50%时，用公式（1）计算混凝土确定的负温度下的防冻剂含量

a=0.5Ct·（W/C）·dt        （2）

（五）掺防冻剂的混凝土不需保温养护

        一些施工人员认为，混凝土中加入的防冻剂已经具备防冻能力，不需要养护。从以上分析防冻剂的作用机理来看，在施工过程中进行保温养护是必要的。当混凝土尽早达到临界强度时，必须减少混凝土的冻害。根据国家规范，冬季负温浇筑的混凝土在冻结前，不得低于“硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥混凝土设计强度标准的30%，40%的设计混凝土强度标准为掺矿渣硅酸盐水泥的混凝土，当掺防冻剂的混凝土温度降至规定的防冻剂温度时，当混凝土达到一定的强度值（临界强度）时，就可以具有一定的抵抗强度。低温不再对混凝土造成损伤，温度正常时强度将上升到设计强度。

因此，在冬季混凝土施工过程中，应在使用防冻剂后，采取暖棚法、综合蓄热法等冬季施工措施。

        在正负温度-5℃～+5℃的交替下，可采用早强剂或早强减水剂。混凝土浇筑后，用塑料薄膜+一层草袋或其他代用品覆盖养护；当日气温为-5℃～-10℃时，用规定温度-5℃的防冻剂覆盖；混凝土浇筑后，用塑料薄膜+两层草袋或其他代用品覆盖养护；当温度为-15℃，应使用规定温度为-15℃的防冻剂。混凝土浇筑完毕后，应采取保温措施，及时养护。

     玉龙JH-I防冻剂（早强防冻剂）
    
     该产品已经通过中国强制性产品认证审核，是3c认证产品。
    
     一、产品特点：
    
     本品具有防冻、增强、减水、低碱、无氯、使用方便等特点。
    
     二、用途：
    
     用于日气温-5℃、-10℃、-15℃条件下施工的混凝土工程或负温下施工的砂浆工程及公路、桥梁、水利、民建、免烧砖、预制构件、室内混凝土等。
    
     三、用量与用法：
    
     1、在一定范围内jh-i型早强防冻减水剂气温变化进行调整掺量，考虑到气高低和使用的经济性，以掺量3-5%为宜。也可根据试配调整掺量。
    
     2、在较低温度下配制混凝土及砂浆前，用热水或蒸气冲洗搅拌机。先加入砂子，石子和热水搅1min，再加入水泥和防冻剂搅拌3min。搅拌用水的温度根据时间确保混凝土入模温度≥10℃浇注混凝土后应及时覆盖保温。
    
     3、在满足正常施工和易性的情况下，尽量减少用水量；因为混凝土中游离水量增加，抗冻性能明显下降。掺防冻剂的混凝土拌合物具有干而不硬的特点，注意控制新浇注的混凝土坍落度不要过大。
    
     4、砂、石要用帆布或塑料布覆盖，防止砂石冻结。水泥不得直接加热，在使用前1天运入暖棚内存放，使它保持正温。
    
     5、混凝土在浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢。但不得用蒸气直接融化冰雪，以免再度结冰。及时清除容器中粘附的混凝土残渣并及时清除冰雪冻块，容器用后要盖严保温。新浇混凝土的外露表面，及时用塑料膜及保温材料覆盖，在负温条件下养护，混凝土不得浇水。按随浇筑随振捣、随覆盖的原则连续作业。
    
     6、水泥应选用强度等级32.5以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。砂、石要清洁，不得含有冰、雪等冻结物及易冻裂的物质和油类。
    
     7、本剂如有受潮结块的现象，应弃置，不得使用
    
     四、贮存及包装：
    
     1、包装：采用有塑料袋衬里的编织袋包装，每袋净重50公斤，液体每桶230±2kg。
    
     2、注意防潮、防破损，产品应放在干燥通风处，以防受潮结结块，贮存期为二年。
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