《关于防冻混凝土与抗冻混凝土的讨论》刊于《商品混凝土》，作者：杨绍林。在建筑行业中，诸多施工人员常将冬期施工的混凝土与结构设计有抗冻等级要求的混凝土混称为“抗冻混凝土”，这一认知误区易导致施工管控偏差，进而影响工程质量。核心区分：防冻混凝土侧重“冬期施工防早期冻胀破坏”，是短期施工保障措施；抗冻混凝土侧重“长期抵抗冻融循环”，是结构耐久性设计要求，二者技术标准、施工要求完全不同，下文一次性讲清。 在相关标准规范中，并无“防冻混凝土”的明确术语，仅能查到“掺防冻剂的混凝土”“冬期施工的混凝土”等表述；而抗冻混凝土在规范中有明确界定：抗冻等级等于或大于F50级的混凝土。正是由于规范未明确“防冻混凝土”定义，加之部分施工人员对规范学习不深入，才频繁出现认知混淆——诸如“抗冻混凝土就是掺防冻剂的混凝土”“大热天无需浇筑抗冻混凝土”等错误认知，可能导致抗冻混凝土生产、浇筑、养护等环节管控不到位，留下质量隐患。 一、防冻混凝土： 防冻混凝土的核心技术要求：在冬期施工过程中，通过专项技术措施，使混凝土浇筑后尽早凝结硬化，在未达到受冻临界强度前，杜绝冻胀破坏，确保混凝土后续强度正常增长。 原理：当气温处于0～4℃时，水的活性降低，水泥水化反应极其缓慢，混凝土强度发展滞后；当温度低于0℃时，混凝土内部水分大量冻结，水结冰后体积膨胀9%，会对混凝土结构造成永久性破坏，同时冻结的水分无法参与水泥水化，导致混凝土强度增长停滞甚至终止。因此，冬期施工的混凝土需通过针对性措施，为水泥水化提供适宜条件，加快强度增长，尽快达到受冻临界强度。 1.冬期施工核心技术措施： 冬期施工是混凝土质量事故高发期，主要因准备不足、技术把控不到位、仓促施工导致，因此需结合当地多年气象资料，提前制定周密计划和冬施方案。具体技术措施如下： ①材料预热法：搅拌前对水、砂、石等原材料进行预热，提升混凝土出机温度，避免原材料低温影响水化反应； ②蓄热保温法：混凝土浇筑完成后，立即用保温材料（塑料薄膜、麻袋片、草帘等）覆盖，维持混凝土温度，使其缓慢降温，减少温度应力； ③暖棚法：在施工现场搭建保温加热暖棚，使混凝土浇筑、养护均处于正温环境，条件允许时，搅拌、运输环节也可纳入暖棚管控；
④掺加外加剂：根据气温条件，合理掺入早强剂或防冻剂，加快混凝土早期强度发展，降低水分冰点。 ⑤补充措施：冬期施工的混凝土可适当提高水泥用量，或采用早强型水泥；搭配高性能减水剂或高效减水剂，减少单位用水量，提升混凝土密实度，助力早期强度增长。以上所有措施的核心目的，都是控制混凝土出机温度、入模温度，确保混凝土浇筑后强度正常发展，未达到受冻临界强度前不发生冻害。 2.早强剂与防冻剂的选用及注意事项： 当今世界，混凝土破坏原因按重要性排序为：钢筋锈蚀、寒冷气候冻害、侵蚀环境的物理化学作用。因此，掺用早强剂、防冻剂的混凝土，首要控制氯盐含量——氯盐是诱发钢筋锈蚀的关键因素，预应力混凝土、钢筋混凝土需严格遵循规范，控制混凝土中最大氯离子含量，避免引发质量事故，国内外诸多工程已因氯盐超标付出惨重代价。 （1）混凝土早强剂： ①定义：能加速混凝土早期强度发展的外加剂，实际工程中多采用复配早强剂。 ②主要组分：氯化钠、氯化钙、硫酸钠、硫酸铝、三乙醇胺、甲酸钙、乙酸钠等。 ③注意事项：无机盐类早强剂会影响混凝土后期强度；氯盐类会导致钢筋锈蚀；硫酸盐类可能引发混凝土体积膨胀，降低耐久性；钠盐类会增加混凝土碱含量，易与活性二氧化硅骨料发生碱—骨料反应。此外，早强剂掺量需严格控制，过量掺入虽能提升早期强度，但会导致后期强度损失、表面盐析加剧，还会增加混凝土导电性能和收缩开裂风险。 （2）混凝土防冻剂： ①定义：能使混凝土在负温环境下正常硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂，绝大多数为复合外加剂（兼具防冻、早强、减水等功能）。 ②主要组分：防冻组分（亚硝酸钠、氯化钠、甲醇、尿素等）、引气组分（松香皂、松香热聚物等）、早强组分（硫酸钠、三乙醇胺等）、减水组分（萘系、氨基磺酸等）。 ③注意事项：需严格控制早强组分、防冻组分中无机盐类的掺量，否则会导致混凝土后期强度倒缩、钢筋锈蚀、碱—骨料反应等问题；选用前需按GB50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》要求，进行水泥与外加剂适应性试验，通过净浆流动度试验确定最佳掺量，确保适配性良好。 （3）规范选用： ①日最低气温0～-5℃，混凝土采用塑料薄膜+保温材料覆盖养护时，可选用早强剂或早强减水剂；
②日最低气温-5～-10℃、-10～-15℃、-15～-20℃，采用上述保温措施时，宜分别选用规定温度为-5℃、-10℃、-15℃的防冻剂。 3.冬期施工与受冻临界强度： （1）受冻临界强度：冬期浇筑的混凝土，在受冻前必须达到的最低强度，是避免冻胀破坏的关键指标。 （2）冬期施工界定（依据《建筑工程冬期施工规程》JGJ104）：根据当地多年气象资料统计，室外日平均气温连续5d稳定低于5℃，即进入冬期施工；连续5d高于5℃，解除冬期施工。 （3）受冻临界强度规范要求： ①普通混凝土：采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥配制时，需达到设计混凝土强度标准值的30%；采用矿渣硅酸盐水泥配制时，需达到设计强度标准值的40%；混凝土强度等级C10及以下时，不得小于5.0MPa； ②掺用防冻剂的混凝土：室外最低气温不低于-15℃时，不得小于4.0MPa；室外最低气温不低于-30℃时，不得小于5.0MPa。 注：合格的防冻剂可降低混凝土内部水分冰点，改变冰晶结构，避免负温下冻胀破坏，同时保留足够液态水供水泥水化；转入正温后，混凝土强度可继续增长，达到或超过设计要求，因此掺防冻剂的混凝土，受冻临界强度要求低于不掺防冻剂的混凝土。 二、抗冻混凝土： 1.抗冻混凝土的定义：结构设计明确要求混凝土具有长期抵抗冻融循环的耐久性能，需满足设计规定的抗冻等级，无论施工季节，均需按专项标准配制、施工。 2.注意点：若抗冻混凝土在冬期施工，除需满足自身抗冻等级要求外，还需额外采取冬期施工技术措施（即兼顾防冻混凝土的施工要求）；抗冻混凝土的核心技术关键的是掺加引气剂，提升混凝土含气量（4%～6%），这是提高混凝土抗冻性能最有效的措施。 3.适用工程：主要用于长期处于冻融环境的工程，如水工、港口、桥梁、公路、地下工程等；其中水工建筑物抗冻设计需遵循最新标准，《水工建筑物抗冰冻设计规范》（GB/T50662-2011）已局部修订，标准名称改为《水工建筑物抗冰冻设计标准》，自2025年2月1日起实施。 4.抗冻等级与抗冻标号： 依据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，混凝土抗冻性能按试验方法不同，分为抗冻等级和抗冻标号，二者均采用28d龄期试件，经吸水饱和后，检测其承受反复冻融循环的性能：
①抗冻等级（符号F）：以试件相对动弹性模量下降至不低于60%，或质量损失率不超过5%时的最大冻融循环次数确定； ②抗冻标号（符号D）：以试件抗压强度损失率不超过25%，或质量损失率不超过5%时的最大冻融循环次数确定。 常用抗冻等级：F50、F100、F150、F200、F250、F300，分别表示混凝土可承受50次、100次、150次、200次、250次、300次冻融循环，且满足上述性能要求。 5.影响混凝土抗冻性因素： 混凝土抗冻性主要受平均气泡间距、水胶比、含气量、骨料、胶凝材料等因素影响，具体如下： ①平均气泡间距（最关键因素）：平均气泡间距越大，冻融过程中毛细孔内的静水压力、渗透压力越大，混凝土抗冻性越差；通常平均气泡间隔系数控制在500μm以下，可获得高抗冻混凝土； ②水胶比：水胶比越大，混凝土中可冻水含量越多，结冰速度越快，气泡结构越差，强度越低，抗冻能力越弱；水胶比在0.45～0.85范围内，不掺引气剂的混凝土抗冻性变化不大；水胶比＜0.45时，抗冻性随水胶比降低明显提升；水胶比＜0.35时，即使不掺引气剂，混凝土也具备较高抗冻性； ③含气量：在合理范围内，含气量越高，混凝土抗冻性越好；但含气量过高会降低混凝土强度（含气量每增加1%，抗压强度下降3%～5%）；天然骨料最大粒径10～40mm时，新浇混凝土含气量控制在4%～7%，可兼顾抗冻性和强度； ④混凝土强度：当冻融产生的静水压力、渗透压力超过混凝土抗拉强度时，会发生冻融破坏；含气量、平均气泡间距相同时，高强度混凝土抗冻性优于低强度混凝土，但强度对於抗冻性的影响，远小于气泡结构； ⑤骨料：骨料吸水率、尺寸是核心影响因素；吸水率大的骨料（如轻骨料）配制抗冻混凝土，更依赖引气剂；骨料尺寸越大，受冻后越易破损，细骨料对於抗冻性影响较小；此外，骨料的坚固性、风化程度、杂质含量等，也会影响混凝土抗冻性； ⑥水泥品种和用量：水泥混合材掺量越多，混凝土抗冻性越低，因此抗冻混凝土优先采用硅酸盐水泥配制；非引气混凝土中，水泥品种、用量对於抗冻性影响较大，引气混凝土中该影响可忽略； ⑦混合材：粉煤灰掺量在合理范围，且强度、含气量相同时，掺与不掺粉煤灰的混凝土抗冻性基本一致；掺量过高会降低抗冻性；硅粉掺量≤10%时，抗冻性提升，掺量＞15%时，抗冻性明显下降；
⑧养护：早期养护对混凝土强度、抗冻性影响显著。试验表明，C30泵送混凝土150mm立方体试件，浇水养护14d的抗压强度，平均比不浇水养护高4.4MPa，28d碳化厚度减少1.5～2.0mm；不浇水养护对回弹推定强度影响更大。因此，混凝土浇筑后需及时采取保湿养护措施，增强强度、抑制裂缝，提升耐久性。 三、引气剂： 引气剂是提升混凝土抗冻、防冻性能的关键，其使用可显著延长混凝土使用寿命，提升综合耐久性，是防冻混凝土、抗冻混凝土的重要组分。 1.引气剂的定义： 在混凝土搅拌过程中，能引入大量均匀分布、稳定封闭的微小气泡，且气泡可保留在硬化混凝土中的外加剂，称为引气剂。 2.引气剂的核心作用： 掺加引气剂后，可改善混凝土和易性，减少拌合物离析、泌水；微小气泡彼此隔离，能切断毛细孔通道，减少水分渗入，同时缓冲水分结冰后的膨胀应力，显著提升混凝土的防冻性、抗冻性、抗渗性和抗腐蚀性——提升幅度可达几倍甚至十几倍，对混凝土综合耐久性的提升，具有不可替代的作用。 3.引气剂的选择与应用： ①品种选择：不同引气剂对气泡质量、含气量影响不同；十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠起泡能力强，但气泡大、稳定性差；烷基醇聚氧乙烯醚起泡能力较差；松香皂、松香热聚物、三萜皂苷能产生大量均匀稳定的微气泡，是首选品种； ②掺量控制：引气剂掺量极少，通常为胶凝材料总量的十万分之几到万分之一、二，核心控制混凝土拌合物含气量达到4%～6%；过量掺入会降低混凝土工作性，还会影响抗压强度、抗冻性、抗渗性和抗碳化性能； ③使用方法：可与其他外加剂复合使用；单独掺入时，需先配成溶液，稀释至规定浓度后再加入混凝土搅拌，确保掺量均匀。 4.影响混凝土拌合物含气量的因素： 除引气剂自身品质外，原材料、生产施工环节诸多因素，都会影响含气量，需重点把控： ①组成材料：水泥细度大、含碱量高，含气量降低；相同掺量下，硅酸盐水泥含气量＞普通水泥＞矿渣水泥＞火山灰质水泥；水泥用量每增加90kg/m³，含气量约减少1%；粉煤灰吸附性强，会降低含气量，需控制掺量或适当增加引气剂掺量；矿物掺合料细度越大，含气量越小；粗骨料直径越大，含气量越小，卵石含气量＞碎石；天然砂含气量＞人工砂，砂粒径0.3～0.6mm时含气量最大，偏离该范围则含气量下降；砂率越大含气量越大，达到一定程度后变化不明显；
②水胶比：水胶比越低，混凝土拌合物黏度越大，气泡生成、数量和质量受抑制，需增加引气剂掺量； ③搅拌：机械搅拌含气量＞人工搅拌；搅拌5min时含气量最大，搅拌过长或不足，含气量均会降低；最佳搅拌时间需结合实际搅拌设备和试验确定； ④混凝土温度：温度越高，含气量损失越快，每升高10℃，含气量减少20%～30%，炎热夏季施工需适当增加引气剂掺量； ⑤坍落度：坍落度越大，含气量越高，拌合用水增加也会提升含气量； ⑥放置与运输：拌合物放置、运输时间越长，含气量损失越大，不同引气剂的损失程度不同； ⑦泵送工艺：泵送后混凝土含气量会下降，下降幅度与引气剂品种相关； ⑧振捣方式：各类振捣都会降低含气量，插入式振动棒振捣损失＞平板、台式振动；高频振捣、振捣时间延长，含气量损失明显。 补充：含气量需兼顾抗冻性、抗渗性和强度，配制掺引气剂的混凝土时，需结合原材料、施工工艺，通过模拟试验确定引气剂品种和掺量，谨慎把控。 四、区别总结： 项目 防冻混凝土 抗冻混凝土 目的 短期预防冬期施工冻胀破坏，保障强度正常增长 长期抵抗冻融循环，满足结构耐久性要求 规范术语 无明确术语，统称“掺防冻剂的混凝土”“冬期施工混凝土” 有明确术语，抗冻等级≥F50的混凝土 外加剂要求 按需掺早强剂、防冻剂，可掺引气剂辅助防冻 必须掺引气剂，含气量控制在4%～6%，无需必掺防冻剂 施工季节 仅冬期施工（室外日平均气温连续5d≤5℃） 不限季节，只要结构设计有要求，任何季节均需配制 关键指标 受冻临界强度（4.0MPa、5.0MPa等，按规范要求） 抗冻等级（F50及以上，按设计要求） 适用场景 所有冬期施工的混凝土结构（无长期冻融环境要求） 水工、港口、桥梁、地下工程等长期处于冻融环境的结构 五、注意事项： 1.严禁将二者混淆：冬期施工的混凝土，若设计无抗冻等级要求，仅需按防冻混凝土标准施工（掺早强/防冻剂、保温养护）；若设计有抗冻等级要求，需同时满足抗冻混凝土（掺引气剂、控制含气量）和防冻混凝土（冬期施工措施）的要求。 2.外加剂管控：无论是早强剂、防冻剂还是引气剂，均需按规范要求选用，控制掺量，提前进行适应性试验，避免出现强度倒缩、钢筋锈蚀、碱—骨料反应等问题。
3.养护管控：防冻混凝土侧重冬期保温养护，确保早期强度增长；抗冻混凝土侧重全程保湿养护，提升结构密实度和耐久性，二者均需避免养护不及时、不到位。 4.规范要求：抗冻混凝土需严格遵循GB/T50082-2009、GB50119-2013等规范，水工建筑物需遵循2025年实施的《水工建筑物抗冰冻设计标准》；防冻混凝土需遵循JGJ104等冬期施工规范，确保施工符合标准。