混凝土冬季施工的一般原理

混凝土拌和物澆灌后之所以能逐漸凝結和硬化，直至獲得最終強度，是由于水泥水化作用的結果。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，主要是隨著(zhù)溫度的高低而變化的。當溫度升高時(shí)，水化作用加快，強度增長(cháng)也較快；而當溫度降低到0℃時(shí)，存在于混凝土中的水有一部分開(kāi)始結冰，逐漸由液相（水）變?yōu)楣滔啵ㄋ?。這時(shí)參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強度增長(cháng)相應較慢。溫度繼續下降，當存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變?yōu)楣滔鄷r(shí)，水泥水化作用基本停止，此時(shí)強度就不再增長(cháng)。
水變成冰后，體積約增大9%，同時(shí)產(chǎn)生約2500千克每平方厘米的冰脹應力。這個(gè)應力值常常大于水泥石內部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即旱期受凍破壞）而降低強度。此外，當水變成冰后，還會(huì )在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后，又會(huì )在混凝土內部形成各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實(shí)性及耐久性。
由此可見(jiàn)，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強度增長(cháng)的關(guān)鍵。國內外許多學(xué)者對水在混凝土中的形態(tài)進(jìn)行大量的試驗研究結果表明，新澆混凝土在凍結前有一段預養期，可以增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗研究還表明，混凝土受凍前預養期愈長(cháng)，強度損失愈小。
混凝土化凍后（即處在正常溫度條件下）繼續養護，其強度還會(huì )增長(cháng)，不過(guò)增長(cháng)的幅度大小不一。對于預養期長(cháng)，獲得初期強度較高（如達到R28的35%）的混凝土受凍后，后期強度幾乎沒(méi)有損失。而對于安全預養期短，獲得初期強度比較低的混凝土受凍后，后期強度都有不同程度的損失。
由此可見(jiàn)，混凝土凍結前，要使其在正常溫度下有一段預養期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強度，一般稱(chēng)臨界強度，即可達到預期效果。對于臨界強度，各國規定取值不等，我國規定為不低于設計標號的30%，也不得低于35千克每平方厘米。