关于负温混凝土的受冻临界强度的探讨

赵恒树

（山东临沂鲁班混凝土有限公司，山东 临沂 276037）

关于负温混凝土的受冻临界强度的探讨

赵恒树

（山东临沂鲁班混凝土有限公司，山东 临沂 276037）

本文对《建筑工程冬期施工规程》JGJ104-97、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003和《混凝土防冻剂》JC475-2004中负温混凝土的“受冻临界强度”进行探讨。

负温混凝土；受冻临界强度；防冻临界强度；保温养护

0 前言

最近研读了张波、张晓光、孙启斌在《中国混凝土进展2010》所发表的“早期养护对现代混凝土的重要意义”的文章，感觉其实践经验切实可行，对现代混凝土的施工和养护具有指导作用，很值得建筑行业的管理者们认真学习，付诸实施。但对其中5（2）条所述的“掺防冻剂的混凝土受冻临界强度”一说颇有异议。下面就 《建筑工程冬期施工规程》 JGJ104-97、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003和《混凝土防冻剂》JC475-2004中对负温混凝土的“受冻临界强度”进行探讨。

1 标准、规范和规程的有关规定

《建筑工程冬期施工规程》JGJ104—97在7.1.1条对掺用防冻剂的混凝土受冻临界强度作出规定：“当室外最低气温不低于-15℃时不得小于4.0N/mm2,当室外最低气温不低于-30℃时不得小于5.0N/mm2”。在7.7负温养护法中作了如下规定：

7.7.1 混凝土负温养护法适用于不易加热保温且对强度增长无特殊要求的结构工程。

7.7.2 采取负温养护法施工的混凝土，宜使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，混凝土浇筑后的起始养护温度不应低于5℃，并应以浇筑后5d内的预计日最低气温来选用防冻剂。

7.7.3 混凝土浇筑后，裸露表面应采用塑料薄膜覆盖保护。

7.7.4 采用负温养护法应加强测温。当混凝土内部温度降到防冻剂规定温度之前，混凝土的抗压强度应符合本规程第7.1.1的规定。

《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003第7章“防冻剂”的“7.3 施工”中规定：

7.3.1 防冻剂的选用应符合下列规定：

1 在日最低气温为0～-5℃，混凝土采用塑料薄膜和保温材料覆盖养护时，可采用早强剂或早强减水剂；

2 在日最低气温为-5～-10℃、-10～-15℃、-15～-20℃，采用上述保温措施时，宜分别采用规定温度为-5℃、-10℃、-15℃的防冻剂；

3 防冻剂的规定温度为按《混凝土防冻剂》（JC475）规定的试验条件成型的试件，在恒负温条件下养护的温度。施工使用的最低气温可比规定温度低5℃。

7.3.6 掺防冻剂混凝土搅拌时，应符合下列规定：

1 严格控制防冻剂的掺量；

4 掺防冻剂混凝土拌合物的出机温度：严寒地区不得低于15℃；寒冷地区不得低于10℃。入模温度：严寒地区不得低于10℃，寒冷地区不得低于5℃。

7.3.9 掺防冻剂混凝土的养护，应符合下列规定:

1 在负温条件下养护时，不得浇水，混凝土浇筑后，应立即用塑料薄膜及保温材料覆盖，严寒地区应加强保温措施；

2 初期养护温度不得低于规定温度；（5℃）

3 当混凝土温度降到（防冻剂的）规定温度时，混凝土强度必须达到受冻临界强度；当最低气温不低于-10℃时，混凝土抗压强度不得小于3.5MPa；当最低气温不低于-15℃时，混凝土抗压强度不得小于4.0MPa；当最低气温不低于-20℃时，混凝土抗压强度不得小于5.0MPa；

4 拆模后混凝土的表面温度与环境温度之差大于20℃时，应采用保温材料覆盖养护（这主要适用于大体积混凝土）。

《混凝土防冻剂》 JC475-2004在 “6 试验方法”中的 “6.2.4.1 试件制作”规定：

基准混凝土试件和受检混凝土试件应同时制作。混凝土试件制作及养护参照GB/T50080进行，但掺与不掺防冻剂混凝土坍落度为80±10mm，试件制作采用振动台振实，振动时间为10～15s。掺防冻剂的受检混凝土试件在（20±3）℃环境温度下按照表4规定的时间预养后移入冰箱（或冰室）内并用塑料布覆盖试件，其环境温度应于3～4h内均匀地降至规定温度，养护7d后（从成型加水时间算起）脱模，放置在（20±3）℃环境温度下解冻，解冻时间按表4的规定。解冻后进行抗压强度试验或转标准养护。（防冻剂的规定温度为-5℃时，其预养时间为6h，其解冻时间为6h；其他规定温度等级每降低一级，其预养和解冻时间缩短1h）。

表4 不同规定温度下混凝土试件的预养和解冻时间

2 对受冻临界强度等问题的探讨

《建筑工程冬期施工规程》JGJ104—97和《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119—2003都对掺防冻剂混凝土的受冻临界强度作出了规定：即混凝土内部温度降到规定温度时，混凝土的抗压强度必须达到受冻临界强度。其中的“规定温度”即是《混凝土防冻剂》JC475—2004中确定的-5℃、-10℃、-15℃的防冻剂产品等级。当混凝土内部温度降到上述负温度时，混凝土自身已经遭受冻结，又怎能谈受冻临界强度呢？这时所说的“混凝土受冻临界强度”应当确切地称之为“混凝土的防冻临界强度（即防止混凝土遭受冻害的临界强度）”。如果把掺防冻剂混凝土与普通混凝土都要求按“受冻临界强度”实施，那我们掺防冻剂还有什么用呢？其实规程和规范对这一规定的原意是：“掺防冻剂混凝土的内部温度降到所用防冻剂的规定温度时，该混凝土应具有一定的强度来抵抗更低温度的冻胀破坏”。而事实上这一规定对商品混凝土是不符合实际的，因为商品混凝土大多数都是在晚上施工，而混凝土的凝结时间大都在15小时以上，还没有等到混凝土终凝，就已经冻实了（大体积混凝土除外），哪能等到具有一定的强度后才可到达规定的温度呢？施工的实际情况与混凝土防冻剂的试验环境比较接近。掺入了合格防冻剂（防冻泵送剂）的混凝土在负温条件下同样会冻结，只是因掺入了防冻剂而改变了混凝土内部的冰晶结构，使混凝土在冻结情况下不会发生冻胀破坏，并且还能增长强度。

《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119—2003第7章“防冻剂”的“7.3 施工”中第3款规定：“施工使用的最低气温可比规定温度降低5℃”。这一规定是合理的，因为防冻剂在试验时的温度是恒负温连续7天，要比实际的环境温度严酷的多，试验时只在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，根本没有进行保温。因此笔者认为应当把规范和规程中的“混凝土内部温度降到规定温度时，混凝土的抗压强度必须达到受冻临界强度。”修改为“混凝土内部温度降到规定最低温度时，混凝土的抗压强度必须达到防冻临界强度。”如果混凝土内部温度降到规定最低温度时，混凝土的抗压强度还达不到防冻临界强度，该混凝土有可能遭受部分冻害；否则就必须对混凝土进行保温，使混凝土内部温度高于所用防冻剂规定的最低温度。如果该地区最低温度为-10℃，而搅拌混凝土时使用了-10℃的防冻剂，在浇筑混凝土时只需在其表面覆盖一层塑料薄膜即可，不需要再进行保温。当然再在塑料薄膜上覆盖保温材料更有利于混凝土早期强度的增长，加快施工进度，减少低温对混凝土强度的影响。因此《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119—2003第7章“防冻剂”的“7.3 施工”中第7.3.9条第1款规定：“混凝土浇筑后，应立即用塑料薄膜及保温材料覆盖，严寒地区应加强保温措施”这样规定对冬期施工的混凝土是很有好处的。

掺防冻剂混凝土在较低的负温条件下养护时，其600℃·d的抗压强度仍然低于标准养护的强度。因此，在设计冬期生产（施工）配合比时，应提高配合比的设计强度10%或更大一些。

建议在修订《建筑工程冬期施工规程》时，应对负温养护作出具体规定。即柱子在拆模后立即用塑料薄膜缠裹严密；墙类构件在拆模后应立即涂刷养护剂（养护剂必须检验合格）；板类构件在浇筑完成后立即随抹随覆盖一层塑料薄膜；当需要放线时，可用裁纸刀把影响放线处的塑料薄膜裁掉，不得全部揭起。

[1]张波，张晓光，孙启斌.早期养护对现代混凝土的重要意义[A].中国混凝土进展2010[C].北京：中国新闻联合出版社，2010：120-125

[2]JGJ104-97.建筑工程冬期施工规程[S]

[3]GB50119-2003.混凝土外加剂应用技术规范[S]

[4]JC475-2004.混凝土防冻剂[S]

[5]GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范[S]

[单位地址]山东临沂鲁班混凝土有限公司（276037）

赵恒树（1955-），男，工程师，企业专家委员会委员。