關于負溫混凝土的受凍臨界強度的探討

趙恒樹

（山東臨沂魯班混凝土有限公司，山東 臨沂 276037）

關于負溫混凝土的受凍臨界強度的探討

趙恒樹

（山東臨沂魯班混凝土有限公司，山東 臨沂 276037）

本文對《建筑工程冬期施工規程》JGJ104-97、《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119-2003和《混凝土防凍劑》JC475-2004中負溫混凝土的“受凍臨界強度”進行探討。

負溫混凝土；受凍臨界強度；防凍臨界強度；保溫養護

0 前言

最近研讀了張波、張曉光、孫啟斌在《中國混凝土進展2010》所發表的“早期養護對現代混凝土的重要意義”的文章，感覺其實踐經驗切實可行，對現代混凝土的施工和養護具有指導作用，很值得建筑行業的管理者們認真學習，付諸實施。但對其中5（2）條所述的“摻防凍劑的混凝土受凍臨界強度”一說頗有異議。下面就 《建筑工程冬期施工規程》 JGJ104-97、《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119-2003和《混凝土防凍劑》JC475-2004中對負溫混凝土的“受凍臨界強度”進行探討。

1 標準、規范和規程的有關規定

《建筑工程冬期施工規程》JGJ104—97在7.1.1條對摻用防凍劑的混凝土受凍臨界強度作出規定：“當室外最低氣溫不低于-15℃時不得小于4.0N/mm2,當室外最低氣溫不低于-30℃時不得小于5.0N/mm2”。在7.7負溫養護法中作了如下規定：

7.7.1 混凝土負溫養護法適用于不易加熱保溫且對強度增長無特殊要求的結構工程。

7.7.2 采取負溫養護法施工的混凝土，宜使用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，混凝土澆筑后的起始養護溫度不應低于5℃，并應以澆筑后5d內的預計日最低氣溫來選用防凍劑。

7.7.3 混凝土澆筑后，裸露表面應采用塑料薄膜覆蓋保護。

7.7.4 采用負溫養護法應加強測溫。當混凝土內部溫度降到防凍劑規定溫度之前，混凝土的抗壓強度應符合本規程第7.1.1的規定。

《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119-2003第7章“防凍劑”的“7.3 施工”中規定：

7.3.1 防凍劑的選用應符合下列規定：

1 在日最低氣溫為0～-5℃，混凝土采用塑料薄膜和保溫材料覆蓋養護時，可采用早強劑或早強減水劑；

2 在日最低氣溫為-5～-10℃、-10～-15℃、-15～-20℃，采用上述保溫措施時，宜分別采用規定溫度為-5℃、-10℃、-15℃的防凍劑；

3 防凍劑的規定溫度為按《混凝土防凍劑》（JC475）規定的試驗條件成型的試件，在恒負溫條件下養護的溫度。施工使用的最低氣溫可比規定溫度低5℃。

7.3.6 摻防凍劑混凝土攪拌時，應符合下列規定：

1 嚴格控制防凍劑的摻量；

4 摻防凍劑混凝土拌合物的出機溫度：嚴寒地區不得低于15℃；寒冷地區不得低于10℃。入模溫度：嚴寒地區不得低于10℃，寒冷地區不得低于5℃。

7.3.9 摻防凍劑混凝土的養護，應符合下列規定:

1 在負溫條件下養護時，不得澆水，混凝土澆筑后，應立即用塑料薄膜及保溫材料覆蓋，嚴寒地區應加強保溫措施；

2 初期養護溫度不得低于規定溫度；（5℃）

3 當混凝土溫度降到（防凍劑的）規定溫度時，混凝土強度必須達到受凍臨界強度；當最低氣溫不低于-10℃時，混凝土抗壓強度不得小于3.5MPa；當最低氣溫不低于-15℃時，混凝土抗壓強度不得小于4.0MPa；當最低氣溫不低于-20℃時，混凝土抗壓強度不得小于5.0MPa；

4 拆模后混凝土的表面溫度與環境溫度之差大于20℃時，應采用保溫材料覆蓋養護（這主要適用于大體積混凝土）。

《混凝土防凍劑》 JC475-2004在 “6 試驗方法”中的 “6.2.4.1 試件制作”規定：

基準混凝土試件和受檢混凝土試件應同時制作。混凝土試件制作及養護參照GB/T50080進行，但摻與不摻防凍劑混凝土坍落度為80±10mm，試件制作采用振動臺振實，振動時間為10～15s。摻防凍劑的受檢混凝土試件在（20±3）℃環境溫度下按照表4規定的時間預養后移入冰箱（或冰室）內并用塑料布覆蓋試件，其環境溫度應于3～4h內均勻地降至規定溫度，養護7d后（從成型加水時間算起）脫模，放置在（20±3）℃環境溫度下解凍，解凍時間按表4的規定。解凍后進行抗壓強度試驗或轉標準養護。（防凍劑的規定溫度為-5℃時，其預養時間為6h，其解凍時間為6h；其他規定溫度等級每降低一級，其預養和解凍時間縮短1h）。

表4 不同規定溫度下混凝土試件的預養和解凍時間

2 對受凍臨界強度等問題的探討

《建筑工程冬期施工規程》JGJ104—97和《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119—2003都對摻防凍劑混凝土的受凍臨界強度作出了規定：即混凝土內部溫度降到規定溫度時，混凝土的抗壓強度必須達到受凍臨界強度。其中的“規定溫度”即是《混凝土防凍劑》JC475—2004中確定的-5℃、-10℃、-15℃的防凍劑產品等級。當混凝土內部溫度降到上述負溫度時，混凝土自身已經遭受凍結，又怎能談受凍臨界強度呢？這時所說的“混凝土受凍臨界強度”應當確切地稱之為“混凝土的防凍臨界強度（即防止混凝土遭受凍害的臨界強度）”。如果把摻防凍劑混凝土與普通混凝土都要求按“受凍臨界強度”實施，那我們摻防凍劑還有什么用呢？其實規程和規范對這一規定的原意是：“摻防凍劑混凝土的內部溫度降到所用防凍劑的規定溫度時，該混凝土應具有一定的強度來抵抗更低溫度的凍脹破壞”。而事實上這一規定對商品混凝土是不符合實際的，因為商品混凝土大多數都是在晚上施工，而混凝土的凝結時間大都在15小時以上，還沒有等到混凝土終凝，就已經凍實了（大體積混凝土除外），哪能等到具有一定的強度后才可到達規定的溫度呢？施工的實際情況與混凝土防凍劑的試驗環境比較接近。摻入了合格防凍劑（防凍泵送劑）的混凝土在負溫條件下同樣會凍結，只是因摻入了防凍劑而改變了混凝土內部的冰晶結構，使混凝土在凍結情況下不會發生凍脹破壞，并且還能增長強度。

《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119—2003第7章“防凍劑”的“7.3 施工”中第3款規定：“施工使用的最低氣溫可比規定溫度降低5℃”。這一規定是合理的，因為防凍劑在試驗時的溫度是恒負溫連續7天，要比實際的環境溫度嚴酷的多，試驗時只在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，根本沒有進行保溫。因此筆者認為應當把規范和規程中的“混凝土內部溫度降到規定溫度時，混凝土的抗壓強度必須達到受凍臨界強度。”修改為“混凝土內部溫度降到規定最低溫度時，混凝土的抗壓強度必須達到防凍臨界強度。”如果混凝土內部溫度降到規定最低溫度時，混凝土的抗壓強度還達不到防凍臨界強度，該混凝土有可能遭受部分凍害；否則就必須對混凝土進行保溫，使混凝土內部溫度高于所用防凍劑規定的最低溫度。如果該地區最低溫度為-10℃，而攪拌混凝土時使用了-10℃的防凍劑，在澆筑混凝土時只需在其表面覆蓋一層塑料薄膜即可，不需要再進行保溫。當然再在塑料薄膜上覆蓋保溫材料更有利于混凝土早期強度的增長，加快施工進度，減少低溫對混凝土強度的影響。因此《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119—2003第7章“防凍劑”的“7.3 施工”中第7.3.9條第1款規定：“混凝土澆筑后，應立即用塑料薄膜及保溫材料覆蓋，嚴寒地區應加強保溫措施”這樣規定對冬期施工的混凝土是很有好處的。

摻防凍劑混凝土在較低的負溫條件下養護時，其600℃·d的抗壓強度仍然低于標準養護的強度。因此，在設計冬期生產（施工）配合比時，應提高配合比的設計強度10%或更大一些。

建議在修訂《建筑工程冬期施工規程》時，應對負溫養護作出具體規定。即柱子在拆模后立即用塑料薄膜纏裹嚴密；墻類構件在拆模后應立即涂刷養護劑（養護劑必須檢驗合格）；板類構件在澆筑完成后立即隨抹隨覆蓋一層塑料薄膜；當需要放線時，可用裁紙刀把影響放線處的塑料薄膜裁掉，不得全部揭起。

[1]張波，張曉光，孫啟斌.早期養護對現代混凝土的重要意義[A].中國混凝土進展2010[C].北京：中國新聞聯合出版社，2010：120-125

[2]JGJ104-97.建筑工程冬期施工規程[S]

[3]GB50119-2003.混凝土外加劑應用技術規范[S]

[4]JC475-2004.混凝土防凍劑[S]

[5]GB50204-2002混凝土結構工程施工質量驗收規范[S]

[單位地址]山東臨沂魯班混凝土有限公司（276037）

趙恒樹（1955-），男，工程師，企業專家委員會委員。