混凝土四种不同的受冻模式有不同的受冻机制

对于四种受冻模式，不同的受冻模式有不同的受冻机制。

第一种模式是由于水化热很小，气温迅速下降到-20℃或更低，冻结过程迅速，新拌混凝土的冻结特点是没有水分转移或基本上没有水分转移，因此，基本上没有强度损失或损失最小。

第二种受冻模式的破坏机制与土的冻胀相似。造成破坏的主要原因并不完全是由于水转变为冰，在转变过程中体积增大产生的所谓膨胀压力，而是由于在整个混凝土硬化期间受负温的影响所造成的水分的移动。这种移动的结果，引起水分在混凝土中重新分布，并在混凝土内部生成大的冰聚体，造成极为严重的物理损害。

新成型混凝土中的水分移动，最初是由于混凝土内部及表面的温度差引起的。混凝土构件的冷却是从混凝土表面开始，逐渐扩展至混凝土的芯部。由于低温区水的蒸气分压较小，造成混凝土内部水分向混凝土表面迁移。当介质的温度为零时，水分转变为冰，冰晶和水泥颗粒分离，并以冰聚体形式，破坏水泥水化过程中所形成的结晶骨架，除此以外，它逐渐减弱混凝土各组分间的黏结力，先使各组分间的黏结力减弱，然后移动水分以冰膜的形式包围粗集料及钢筋的表面，由于毛细管现象，使冰膜逐渐加厚。当混凝土为密实级配时，冰膜的形成更为加速，最终则完全破坏各组分间，特别是水泥砂浆与粗集料、钢筋的黏结力。当混凝土融化时，冰聚体及冰膜也消失，但在其位置上，形成了空隙，同样也影响了混凝土的密实性及耐久性。因此，这种受冻破坏是由水分转移引起的，缓慢受冻是造成水分转移的良好条件，这就是为什么在-5℃下冻结比在-20℃下冻结强度损失还大的原因。

第三种模式的机制是当混凝土达到临界强度时，混凝土中还有小部分拌和水存在，受一次冻结后对抗压强度没有什么重大影响，对混凝土的耐久性，特别是抗冻性也没有破坏作用。多次冻融，其破坏机制同第四种受冻模式。

第四种受冻机制是混凝土在饱水状态下经多次冻融降低强度或重量。这种受冻模式，其破坏机制是冰晶的膨胀压力起主要作用。假如混凝土全部孔隙都充满了水，则在一次冻融循环后就会立即破坏。在饱水状态下，混凝土经多次冻融循环之所以未破坏，主要是由于混凝土孔隙容积中没有全被水充满，在冻结过程中，在冰晶生长的压力作用下，水的一部分受到压缩的缘故，即混凝土的抗冻性，它主要取决于其孔隙结构参数和水在这些结构中的饱和程度以及冰在孔隙中生成的动力学性质。

当水泥的水化达到一定程度时，互相连接的毛细孔隙，由于被新生成的水化凝胶占据而遭到破坏，可使毛细孔隙由连续变为间断。

当生成上面所述的孔结构时，混凝土的渗透性大幅度地降低，其抗冻能力提高。

通过研究人们发现，要保证混凝土不受冻害可采用四种方法：一是保持正温养护条件；二是使混凝土尽快达到受冻前的临界强度；三是使冰晶发生畸变，使溶液受冻时体积膨胀尽量小，对混凝土不构成冻胀应力，结构就不会受破坏；四是在负温下仍能存在液态水。在冬期施工期间，气温处于很低的正温或负温，水泥的水化反应十分微弱甚至停止，水化产物甚少，致使混凝土的强度很低甚至没有强度，此时混凝土受冻，将造成十分严重的后果。为此，要求混凝土受冻前应有抵抗冻融破坏的最低强度，这一强度称为受冻临界强度。

对于未掺防冻剂等化学外加剂的C10～C40混凝土，其受冻临界强度应符合下列规定：用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土，其受冻临界强度应为设计强度标准值的30%；用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，应为设计强度标准值的40%。当混凝土强度等级为C10时，不得小于5.0MPa。

对于C40以上较高强度的混凝土以及高性能混凝土，由于水胶比较低，胶凝材料用量较大，水泥的水化历程以及水泥石孔结构的特征不同，则受冻融破坏历程与中、低强度等级混凝土均不同，其受冻临界强度应按混凝土的具体情况确定。

掺防冻剂等化学外加剂的混凝土，外加剂作为混凝土内部液相的溶质，其冰点将低于0℃。所以掺防冻剂混凝土的受冻临界强度是指混凝土达到规定温度前应具备的可抵抗冻融破坏的最低强度。我国规定：当室外温度不低于-15℃时，受冻临界强度不得低于4.0MPa；当室外温度不低于-30℃时，不得低于5.0MPa。

影响受冻临界强度的因素十分复杂，如水泥品种及用量、外加剂的品种及掺量、混凝土强度等级、室外温度等。