0前言
负温混凝土技术是冬期施工的核心内容之一，但许多设计、施工单位对负温混凝土理论知之甚少，以致近年来冬期施工中新浇混凝土受冻害质量事故频繁发生，导致冬期施工工程事故明显增多，严重威胁到我国负温工程质量安全。
冬期施工中，混凝土早期受冻临界强度是一项重要技术指标，为保证早期受冻后，混凝土后期强度不受损失，混凝土在冻前的强度必需超过临界强度，受冻前的预养时间越长，受冻后的强度损失越小。各国冬期施工规程中对受冻临界强度数值的规定各不相同，有的按强度给出2.5～5.0MPa，有的按设计强度等级百分比给出f28的5%～40%，范围较大，可能和使用的外加剂品种、掺量、配合比设计、试验方法等差异有关。
鉴于此，本文针对预养时间对掺与不掺防冻剂的负温混凝土抗压强度的影响规律开展试验研究，得出不同混凝土的受冻临界强度，以便为负温混凝土工程应用提供理论与试验依据。
1原材料及试验研究方案
1.1原材料及配合比
采用P·O42.5级水泥；Ⅰ级粉煤灰，需水量比94%；河砂，Ⅱ区中砂，细度模2.75；5～26.5mm连续级配碎石；FDN型高效减水剂；SJ-2型引气剂，调整引气剂掺量，使混凝土含气量控制在4.5%～5.5%；有机防冻剂、无机防冻剂。
不掺防冻剂负温混凝土配合比见表1，采用有机防冻剂负温混凝土中防冻剂掺量为胶凝材料总量的3.5%，采用无机防冻剂负温混凝土中防冻剂掺量为胶凝材料总量的6.0%。
1.2试验研究方案
混凝土试件成型后先进行4h、8h、12h、16h、20h、24h、28h、32h、36h、40h、44h、48h、56h、64h、72h预养，然后转入恒-20℃的负温条件下养护至7d，再标准养护至28d龄期进行混凝土抗压强度试验，同时测试标准养护4h、8h、12h、16h、20h、24h、28h、32h、36h、40h、44h、48h、56h、64h、72h和28d龄期混凝土立方体试件抗压强度。
2试验结果与分析
为得出在恒-20℃条件下不同类型混凝土的受冻临界强度和相应的预养时间，对不掺防冻剂和掺加有机、无机防冻剂负温混凝土的抗压强度发展规律进行了研究。
2.1C30负温混凝土强度发展规律
C30负温混凝土各龄期抗压强度见图1，图中预养抗压强度指混凝土进行负温养护前、预养结束时混凝土试件的抗压强度。由图1可见，随着预养时间的延长，三种配合比C30混凝土在负温7d+正温28d条件下强度逐渐提高；在预养时间≯24h时，掺有机防冻剂混凝土抗压强度发展最迅速，负温7d+正温28d条件下抗压强度值最高，掺无机防冻剂混凝土次之，不掺防冻剂混凝土强度发展最为缓慢；三种负温混凝土试件达到试配强度95%时所需预养时间有明显不同，未掺防冻剂C30混凝土需48h才能达到受冻临界强度，其值为13.2MPa；掺无机和有机防冻剂C30混凝土所需要的预养时间显著缩短，在预养4h后，混凝土的负温7d+正温28d条件下强度即可达到95%的试配强度，即不需要达到某一确定的受冻临界强度值，而是仅仅需要早期结构初步形成就可以抵抗混凝土的早期冻害。转入正温养护后，混凝土抗压强度持续发展，负温7d+正温56d条件下的抗压强度较负温7d+正温28d条件下有小幅度提高。
2.2C40负温混凝土强度发展规律
C40负温混凝土各龄期抗压强度见图2。
由图2可见，与C30负温混凝土类似，C40混凝土在负温7d+正温28d条件下的强度随预养时间的延长而逐渐提高，掺有机防冻剂混凝土强度的增长速度高于掺加无机防冻剂和不掺加防冻剂混凝土；不掺加防冻剂的C40负温混凝土需要预养36h才能达到受冻临界强度，其数值为17.4MPa，较同条件C30负温混凝土的预养时间缩短了12h，但混凝土的受冻临界强却要高出4.2MPa。在预养4h后受冻的掺加无机和有机防冻剂的C40混凝土试件的负温7d+正温28d条件下强度即可达到试配强度的95%，可见，防冻剂在混凝土强度发展方面的作用效果明显。
2.3C50负温混凝土强度发展规律研究
C50负温混凝土各龄期抗压强度见图3。由图3可知，C50不掺加防冻剂负温混凝土需要24h才能达到受冻临界强度，较同条件的C30、C40不掺加防冻剂混凝土的预养时间缩短，但是，混凝土的受冻临界强度值提高到24.1MPa。掺加有机防冻剂的C50负温混凝土所需要的预养时间进一步缩短为16h，其受冻临界强度为23.6MPa。
2.4C60负温混凝土强度发展规律
C60负温混凝土各龄期抗压强度见图4。由图4可知，C60混凝土抗压强度与前述三种强度等级混凝土类似，不掺防冻剂混凝土需36h才达到受冻临界强度，其值为33.2MPa；掺有机防冻剂的C60混凝土所需要的预养时间为24h，受冻临界强度为29.1MPa。
2.5负温混凝土受冻临界强度及其预养时间
根据JGJ/T—《建筑工程冬期施工规程》规定，＜C50级混凝土，在室外最低气温不低于-30℃时，采用负温养护法施工的混凝土受冻临界强度不应＜5MPa。由此可见，尽管经过4h预养的掺防冻剂C30、C40混凝土试件在负温7d+正温28d条件下强度即可达到试配强度的95%，但抗压强度取≥5MPa时将更为安全。经前述试验研究，C30掺无机、有机防冻剂混凝土预养18h分别可达到5.6MPa、5.8MPa；C40掺无机、有机防冻剂混凝土预养14h分别可达到6.5MPa、7.8MPa。在-20℃条件下混凝土抗压受冻临界强度与所需预养时间见表2。
由表2可见，混凝土强度等级越高，早期允许的受冻临界强度越高；C30不掺加防冻剂混凝土的受冻临界强度为28d强度的32.6%，掺无机和有机防冻剂混凝土分别为13.8%、13.8%；C40混凝土受冻临界强度分别达28d强度的33.8%、12.7%、14.9%；C50不掺防冻剂和掺有机防冻剂混凝土的受冻临界强度分别达到28d强度的37.4%、36.9%；C60混凝土分别达到28d强度的42.2%、38.5%。
3结论
（1）混凝土强度等级越高，受冻临界强度越高，掺无机或有机防冻剂均可降低混凝土受冻临界强度，对于C30、C40混凝土的作用效果更明显。
（2）使用防冻剂可明显缩短混凝土达到受冻临界强度所需的预养时间，对于预养4h后受冻的C30、C40混凝土，在负温7d+正温28d龄期时的抗压强度即可达到试配强度的95%；受冻临界强度＞5MPa时，相应的预养时间分别为18h、14h，不掺加防冻剂混凝土则需48h、36h；不掺和掺加防冻剂的C50、C60混凝土的预养时间分别为36h、24h。（来源：《混凝土与水泥制品》.10）