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混凝土拌合物澆注后之所以能逐漸凝結(jié)硬化，直至獲得最終強(qiáng)度，是由于水泥水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關(guān)外，還與外界溫度密切相關(guān)。當(dāng)溫度升高時水化作用加快，強(qiáng)度增長加快，而當(dāng)溫度降低到0。C度時，存在于混凝土中的水有一部分開始結(jié)冰，逐漸由液相（水）變?yōu)楣滔啵ū@時參與水泥水化作用的水減少了，水化作用減慢，強(qiáng)度增長相應(yīng)變慢。溫度繼續(xù)降低，當(dāng)存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變成固相時，水泥水化作用基本停止，此時混凝土的強(qiáng)度不會再增長。防凍劑的作用在于降低拌合物冰點，細(xì)化冰晶，使混凝土在負(fù)溫下保持一定數(shù)量的液相水，使水泥緩慢水化，改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，從而使凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。
防凍劑是根據(jù)混凝土凍害機(jī)理，結(jié)合抗凍臨界強(qiáng)度、最優(yōu)成冰率、冰晶形態(tài)轉(zhuǎn)化等理論，并總結(jié)長期冬季施工實踐研制的，一般由四種成分組成，其作用分述如下：
1．早強(qiáng)組分
主要作用是加速混凝土的凝結(jié)硬化，使之盡快達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度；在達(dá)到臨界強(qiáng)度以后，能加快混凝土硬化速度，克服負(fù)溫、低溫造成的強(qiáng)度增長緩慢現(xiàn)象。
2．引氣組分
在混凝土內(nèi)引入微米級的細(xì)小氣泡，其作用：
①切割、封閉混凝土內(nèi)的連通孔道，減輕凍脹時的裂紋擴(kuò)展；
②引入的大量氣泡起到膨脹“緩沖器”的作用，吸收冰晶膨脹應(yīng)力，減輕凍害。
3．減水組分
其作用：
①減少拌合水，從而減少游離水總量，從根本上減少可凍冰的含量，消除凍脹內(nèi)因；
②通過減水成分的分散作用，釋放包裹水，消除劣質(zhì)水泡，使粗大冰晶轉(zhuǎn)化勾細(xì)小冰晶，優(yōu)化水泥水化環(huán)境，減輕脹凍壓力。
4．防凍組分
多為一些有降低冰點作用的無機(jī)鹽，作用可概括如下：以NaNO2摻2%為列，摻防凍組分的水溶液冰點約為-1.5℃，當(dāng)溫度降到-1.5qc時，孔隙內(nèi)臨近受凍側(cè)的游離水開始結(jié)冰，冰體內(nèi)無機(jī)鹽部分析出，剩余游離水中鹽的濃度變大（冰點進(jìn)一步降低）；當(dāng)溫度繼續(xù)下降（如降到- 5℃），又有臨近受凍側(cè)游離水部分結(jié)冰，剩余游離水濃度繼續(xù)增大，持續(xù)這一過程，直到亞硝酸鈉最低共溶點出現(xiàn)，孔內(nèi)全部游離水結(jié)成冰。由此可見，防凍成分的作用是在連續(xù)降溫過程中保持混凝土內(nèi)始終有一定的液相水存在，使水泥水化能持續(xù)進(jìn)行。防凍劑的防凍機(jī)理是綜合性的，是多種效果的綜合體現(xiàn)。“防凍”只是最終的效果，它是通過早強(qiáng)、引氣、減水、防凍等因素共同作用而實現(xiàn)的。
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