在低溫環(huán)境下,未摻任何外加劑的現(xiàn)澆混凝土,當(dāng)氣溫在0~2℃時(shí)即受凍。當(dāng)溫度低于0℃,特別是溫度下降到混凝土冰點(diǎn)溫度(新澆混凝土的冰點(diǎn)為-0.3~-0.5℃)以下時(shí),現(xiàn)澆混凝土中的水就開(kāi)始結(jié)冰。此時(shí)受凍的現(xiàn)澆混凝土體積膨脹約達(dá)9%,強(qiáng)度損失約達(dá)50%以上。而且在氣溫恢復(fù)到正溫后,這種未摻任何外加劑的受凍現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度也不再恢復(fù)。
為了使現(xiàn)澆混凝土在低溫養(yǎng)護(hù)期間盡早達(dá)到混凝土受凍臨界強(qiáng)度(一般為3.5~7.0N/mm2),通常都在現(xiàn)澆混凝土中摻入適當(dāng)?shù)脑鐝?qiáng)劑,以促進(jìn)水泥的硬化,而使混凝土具有早強(qiáng)效果來(lái)防止早期受凍。但摻早強(qiáng)劑只適用于在環(huán)境溫度高于-5℃以上的現(xiàn)澆混凝土中使用。如果在環(huán)境溫度低于-5℃以下時(shí),現(xiàn)澆混凝土中即使摻有早強(qiáng)劑也會(huì)出現(xiàn)受凍現(xiàn)象,但在氣溫恢復(fù)到正溫后這種摻有早強(qiáng)劑的混凝土強(qiáng)度會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。
摻有防凍劑的現(xiàn)澆混凝土適應(yīng)溫度一般低于摻早強(qiáng)劑的新澆混凝土,并由防凍劑的設(shè)計(jì)溫度所制約,通??稍?~-20℃的條件下進(jìn)行冬期施工。但摻有防凍劑的現(xiàn)澆混凝土,在負(fù)溫下也會(huì)出現(xiàn)受凍現(xiàn)象。例如摻低溫早強(qiáng)防凍劑的現(xiàn)澆混凝土,在氣溫低于-10℃時(shí)即出現(xiàn)受凍現(xiàn)象。當(dāng)氣溫低于-15℃后受凍,這種摻有低溫早強(qiáng)防凍劑的現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度損失約達(dá)20%以上。再例如摻負(fù)溫防凍劑的現(xiàn)澆混凝土,當(dāng)環(huán)境溫度在-15~-20℃即受凍。在-25℃或更低溫度受凍時(shí),這種摻有負(fù)溫防凍劑的現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度損失也可達(dá)20%以上。
在低溫環(huán)境下,大體積現(xiàn)澆混凝土因水泥水化產(chǎn)生熱量。容易使現(xiàn)澆混凝土內(nèi)部溫度較高,加速現(xiàn)澆混凝土內(nèi)部達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度。而大體積現(xiàn)澆混凝土的外表面,由于其裸露在低溫環(huán)境下,所以當(dāng)氣溫徒然下降時(shí),就易出現(xiàn)表面層受凍的現(xiàn)象。