0前言
負溫混凝土技術是冬期施工的核心內容之一，但許多設計、施工單位對負溫混凝土理論知之甚少，以致近年來冬期施工中新澆混凝土受凍害質量事故頻繁發生，導致冬期施工工程事故明顯增多，嚴重威脅到我國負溫工程質量安全。
冬期施工中，混凝土早期受凍臨界強度是一項重要技術指標，為保證早期受凍後，混凝土後期強度不受損失，混凝土在凍前的強度必需超過臨界強度，受凍前的預養時間越長，受凍後的強度損失越小。各國冬期施工規程中對受凍臨界強度數值的規定各不相同，有的按強度給出2.5～5.0MPa，有的按設計強度等級百分比給出f28的5%～40%，範圍較大，可能和使用的外加劑品種、摻量、配合比設計、試驗方法等差異有關。
鑑於此，本文針對預養時間對摻與不摻防凍劑的負溫混凝土抗壓強度的影響規律開展試驗研究，得出不同混凝土的受凍臨界強度，以便為負溫混凝土工程應用提供理論與試驗依據。
1原材料及試驗研究方案
1.1原材料及配合比
採用P·O42.5級水泥；Ⅰ級粉煤灰，需水量比94%；河砂，Ⅱ區中砂，細度模2.75；5～26.5mm連續級配碎石；FDN型高效減水劑；SJ-2型引氣劑，調整引氣劑摻量，使混凝土含氣量控制在4.5%～5.5%；有機防凍劑、無機防凍劑。
不摻防凍劑負溫混凝土配合比見表1，採用有機防凍劑負溫混凝土中防凍劑摻量為膠凝材料總量的3.5%，採用無機防凍劑負溫混凝土中防凍劑摻量為膠凝材料總量的6.0%。
1.2試驗研究方案
混凝土試件成型後先進行4h、8h、12h、16h、20h、24h、28h、32h、36h、40h、44h、48h、56h、64h、72h預養，然後轉入恆-20℃的負溫條件下養護至7d，再標準養護至28d齡期進行混凝土抗壓強度試驗，同時測試標準養護4h、8h、12h、16h、20h、24h、28h、32h、36h、40h、44h、48h、56h、64h、72h和28d齡期混凝土立方體試件抗壓強度。
2試驗結果與分析
為得出在恆-20℃條件下不同類型混凝土的受凍臨界強度和相應的預養時間，對不摻防凍劑和摻加有機、無機防凍劑負溫混凝土的抗壓強度發展規律進行了研究。
2.1C30負溫混凝土強度發展規律
C30負溫混凝土各齡期抗壓強度見圖1，圖中預養抗壓強度指混凝土進行負溫養護前、預養結束時混凝土試件的抗壓強度。由圖1可見，隨著預養時間的延長，三種配合比C30混凝土在負溫7d+正溫28d條件下強度逐漸提高；在預養時間≯24h時，摻有機防凍劑混凝土抗壓強度發展最迅速，負溫7d+正溫28d條件下抗壓強度值最高，摻無機防凍劑混凝土次之，不摻防凍劑混凝土強度發展最為緩慢；三種負溫混凝土試件達到試配強度95%時所需預養時間有明顯不同，未摻防凍劑C30混凝土需48h才能達到受凍臨界強度，其值為13.2MPa；摻無機和有機防凍劑C30混凝土所需要的預養時間顯著縮短，在預養4h後，混凝土的負溫7d+正溫28d條件下強度即可達到95%的試配強度，即不需要達到某一確定的受凍臨界強度值，而是僅僅需要早期結構初步形成就可以抵抗混凝土的早期凍害。轉入正溫養護後，混凝土抗壓強度持續發展，負溫7d+正溫56d條件下的抗壓強度較負溫7d+正溫28d條件下有小幅度提高。
2.2C40負溫混凝土強度發展規律
C40負溫混凝土各齡期抗壓強度見圖2。
由圖2可見，與C30負溫混凝土類似，C40混凝土在負溫7d+正溫28d條件下的強度隨預養時間的延長而逐漸提高，摻有機防凍劑混凝土強度的增長速度高於摻加無機防凍劑和不摻加防凍劑混凝土；不摻加防凍劑的C40負溫混凝土需要預養36h才能達到受凍臨界強度，其數值為17.4MPa，較同條件C30負溫混凝土的預養時間縮短了12h，但混凝土的受凍臨界強卻要高出4.2MPa。在預養4h後受凍的摻加無機和有機防凍劑的C40混凝土試件的負溫7d+正溫28d條件下強度即可達到試配強度的95%，可見，防凍劑在混凝土強度發展方面的作用效果明顯。
2.3C50負溫混凝土強度發展規律研究
C50負溫混凝土各齡期抗壓強度見圖3。由圖3可知，C50不摻加防凍劑負溫混凝土需要24h才能達到受凍臨界強度，較同條件的C30、C40不摻加防凍劑混凝土的預養時間縮短，但是，混凝土的受凍臨界強度值提高到24.1MPa。摻加有機防凍劑的C50負溫混凝土所需要的預養時間進一步縮短為16h，其受凍臨界強度為23.6MPa。
2.4C60負溫混凝土強度發展規律
C60負溫混凝土各齡期抗壓強度見圖4。由圖4可知，C60混凝土抗壓強度與前述三種強度等級混凝土類似，不摻防凍劑混凝土需36h才達到受凍臨界強度，其值為33.2MPa；摻有機防凍劑的C60混凝土所需要的預養時間為24h，受凍臨界強度為29.1MPa。
2.5負溫混凝土受凍臨界強度及其預養時間
根據JGJ/T104—2011《建築工程冬期施工規程》規定，＜C50級混凝土，在室外最低氣溫不低於-30℃時，採用負溫養護法施工的混凝土受凍臨界強度不應＜5MPa。由此可見，儘管經過4h預養的摻防凍劑C30、C40混凝土試件在負溫7d+正溫28d條件下強度即可達到試配強度的95%，但抗壓強度取≥5MPa時將更為安全。經前述試驗研究，C30摻無機、有機防凍劑混凝土預養18h分別可達到5.6MPa、5.8MPa；C40摻無機、有機防凍劑混凝土預養14h分別可達到6.5MPa、7.8MPa。在-20℃條件下混凝土抗壓受凍臨界強度與所需預養時間見表2。
由表2可見，混凝土強度等級越高，早期允許的受凍臨界強度越高；C30不摻加防凍劑混凝土的受凍臨界強度為28d強度的32.6%，摻無機和有機防凍劑混凝土分別為13.8%、13.8%；C40混凝土受凍臨界強度分別達28d強度的33.8%、12.7%、14.9%；C50不摻防凍劑和摻有機防凍劑混凝土的受凍臨界強度分別達到28d強度的37.4%、36.9%；C60混凝土分別達到28d強度的42.2%、38.5%。
3結論
（1）混凝土強度等級越高，受凍臨界強度越高，摻無機或有機防凍劑均可降低混凝土受凍臨界強度，對於C30、C40混凝土的作用效果更明顯。
（2）使用防凍劑可明顯縮短混凝土達到受凍臨界強度所需的預養時間，對於預養4h後受凍的C30、C40混凝土，在負溫7d+正溫28d齡期時的抗壓強度即可達到試配強度的95%；受凍臨界強度＞5MPa時，相應的預養時間分別為18h、14h，不摻加防凍劑混凝土則需48h、36h；不摻和摻加防凍劑的C50、C60混凝土的預養時間分別為36h、24h。（來源：《混凝土與水泥製品》2019.10）