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根據溶液熱力學研究,混凝土拌合物中液相冰點的降低程度與防凍劑的摩爾濃度有關,即和防凍劑的品種、摻量有關.隨著研究的深入,對云南混凝土防凍劑在混凝土中的作用機理先后提出了冰晶畸變理論、液灰比平衡理論、成熟度理論等.

(1)冰晶畸變理論.純水在零攝氏度時結冰,由于氫鍵的作用,水分子聚合成巨大的分子集合體,冰脹力很強.摻入了防凍劑的水溶液,在溫度低于其冰點時,開始有冰析出,由于防凍劑對水分子間氫鍵的干擾作用,析出的冰晶細小且呈絮狀結構,在宏觀上表現非常松軟,凍脹力大大下降.

(2)液灰比平衡理論.摻防凍劑的混凝土拌合物,在溫度下降到混凝土中液相的冰點時開始析冰.在一定負穩下,液相由于析冰而濃度增大,冰點降低,在新的負溫下達到新的動態平衡,即冰液共存狀態,在混凝土中仍有液態水存在,保證水泥能夠繼續水化;防凍劑在混凝土中的量不變,在一定溫度下液相的濃度也不變,水泥水化所消耗的水由冰的融化來補充,即液灰比平衡論.

(3)成熟度理論.水泥的水化過程是復雜的化學變化和物理變化學變化過程,受溫度的影響非常顯著.一定配合比的混凝土,其強度是養護溫度和養護時間的函數.養護溫度低時,水泥水化速度慢,混凝土強度低.