❄️ 混凝土抗冻性
检验混凝土抵抗反复冻融的能力。采用直接法（波兰法）或 CF/CDF 法（欧洲法），评定质量损失和强度下降。
要点速览
- 标准: PN-88/B-06250 pkt. 5.13 / CEN/TS 12390-9:2016
- 类别: 建筑
- 操作步骤数: 11
- 各步骤合计时间: 43 天 2 小时 40 分钟–91 天 2 小时 40 分钟
- 冻结温度: -18 ± 2°C（PN-B-06250）/ -20°C（CEN/TS）
- 融化温度: +18 ± 2°C（PN-B-06250）/ +20°C（CEN/TS）
- 循环次数: F25–F300（PN-B-06250）/ 28（CDF）/ 56（CF）
概述
抗冻性是波兰和中欧气候条件下混凝土的关键耐久性指标 — 当地混凝土结构每年要经受数十次冻融循环。试验是使混凝土试件反复经受冻结（-18°C）和融化（+18–20°C 水中）循环，并评定由此产生的损伤。
波兰主要采用两种方法。按 PN-88/B-06250 的直接法（波兰法）是使 100×100×100 mm 立方体试件经受规定次数的冻融循环（F25、F50、F100、F150、F200、F300），并将其抗压强度与基准试件（水中养护）比较。若强度下降不超过 20% 且质量损失不超过 5%，则判定混凝土抗冻。
欧洲方法 CEN/TS 12390-9（CF/CDF）评定混凝土表面在冻融作用下的剥落抵抗力。CF 法中试件浸于去离子水并经受 56 次冻融循环。CDF 法中浸于 3% NaCl 溶液并经受 28 次循环。评定判据为表面质量损失（剥落量），单位 g/m² — 典型要求：28 次 CDF 循环后 ≤1500 g/m²。
混凝土抗冻性主要取决于气孔结构 — 关键参数是气泡间距系数 L̄（≤0,20 mm）和含气量（4–7%）。因此抗冻混凝土中掺用引气剂，形成细小、均匀分布的气孔，作为冻结水的压力缓冲。
方法原理
直接法（PN-B-06250）：将水饱和的混凝土试件在冻结箱中于 -18 ± 2°C 冻结 4 h，随后在 +18 ± 2°C 水中融化 4 h（1 个循环 = 8 h）。经规定次数（如 150 次）循环后，将其抗压强度与基准试件比较。CDF 法（CEN/TS 12390-9）：将试件表面浸入 3% NaCl 溶液中 3 mm 深。循环：12 h 内由 +20°C 降至 -20°C，再 12 h 内升回 +20°C。在第 7、14、21 和 28 次循环后收集剥落的混凝土颗粒并称重。
应用领域
- 道路和机场混凝土路面设计
- 桥梁和高架桥混凝土耐久性评定
- XF1–XF4 暴露等级混凝土质量控制（PN-EN 206）
- 受冻混凝土预制构件（铺路砖、路缘石）检验
- 引气剂效果评定
- 既有结构冻融损伤鉴定
- 暴露于大气条件的清水混凝土检验
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 冻结温度 | -18 ± 2°C（PN-B-06250）/ -20°C（CEN/TS） |
| 融化温度 | +18 ± 2°C（PN-B-06250）/ +20°C（CEN/TS） |
| 循环次数 | F25–F300（PN-B-06250）/ 28（CDF）/ 56（CF） |
| 试件尺寸 | 100×100×100 mm（PN-B-06250）/ 150×150×50 mm（CDF） |
| 判据（波兰法） | Rc 下降 ≤ 20%，质量损失 ≤ 5% |
| 判据（CDF） | 28 次循环后剥落量 ≤ 1500 g/m² |
标准
- 标准编号
- PN-88/B-06250 pkt. 5.13 / CEN/TS 12390-9:2016
- 标准名称（波兰语）
- Beton zwykły — Mrozoodporność / Badania betonu stwardniałego — Część 9: Odporność na zamrażanie-rozmrażanie — Złuszczanie
- 标准名称（英语）
- Normal concrete — Frost resistance / Testing hardened concrete — Part 9: Freeze-thaw resistance — Scaling
分步操作程序
-
试件制备
制备 12 个 100×100×100 mm 试件（波兰法）或 5 个 150×150×50 mm 试件（CDF）。在 20 ± 2°C 水中养护 28 天。
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分组
波兰法：6 个冻融试件 + 6 个基准试件（水中）。CDF 法：5 个试验试件 + 基准试件。
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水饱和
波兰法：将试件浸水 7 天。CDF 法：用树脂/铝箔封闭侧面，在 3% NaCl 中毛细吸水饱和。
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初始量测
称量全部试件。CDF 法：量测装有溶液的容器质量。记录尺寸。
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冻融循环
波兰法：冻结 4 h（-18°C）+ 水中融化 4 h（+18°C）= 1 个循环。CDF 法：12 h 降温至 -20°C + 12 h 升温至 +20°C。
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中间检查（CDF）
第 7、14、21 和 28 次循环后：过滤收集溶液中的剥落颗粒，在 105°C 烘干后称重。补充溶液。
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试件检查（波兰法）
每 25 次循环后：目视检查 — 不得有裂缝、剥离。称重 — 质量损失 ≤5%。
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最终强度试验
波兰法：达到目标循环次数后 — 测定冻融试件和基准试件的抗压强度。
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计算
波兰法：ΔRc =（Rc_基准 - Rc_冻融）/Rc_基准 × 100% ≤ 20%。CDF 法：剥落量 Σmn/A [g/m²]，28 次循环后 ≤ 1500。
-
抗冻等级判定
波兰法：F25–F300 等级 = 无损伤的循环次数。CDF 法：按 1500 g/m² 判据判定抗冻/不抗冻。
-
记录
报告：混凝土配合比、养护条件、试验方法、循环次数、中间结果、强度、质量损失、等级判定。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 冻结箱（实验室冷冻箱） | Weiss WK3 340、CTS C-40/350、Binder MK 240 — 可降至 -30°C | 40 000–150 000 PLN |
| 带恒温的融化水槽 | 钢制，恒温 18–20°C，容积不小于 100 L | 3 000–10 000 PLN |
| 压力试验机 | Controls Automax、Matest C070 — 比较冻融试件与基准试件的 Rc | 80 000–250 000 PLN |
| 10 kg 实验室天平 | Radwag WLC 10/A2，精度 0,1 g | 2 000–5 000 PLN |
| CDF 容器（欧洲法） | 钢制或塑料，带密封框，符合 CEN/TS 12390-9 | 200–600 PLN / 只 |
| 实验室烘箱 | POL-EKO SLW 115，用于烘干剥落颗粒 | 5 000–12 000 PLN |
| 带数据记录的温度计 | Testo 176 T2，Pt100 传感器，10 min 记录一次 — 监测箱内温度 | 1 500–4 000 PLN |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 氯化钠（NaCl） | 7647-14-5 | CDF 法中配制 3% 溶液用，分析纯 |
| 去离子水 | — | CF 法用，以及 CDF 法中配制 NaCl 溶液用 |
| 环氧树脂 | — | 封闭 CDF 试件侧面（仅暴露被测面） |
| 铝箔 | — | 包裹 CDF 试件侧面作为防潮层（树脂的替代方案） |
| 丁基橡胶（密封条） | — | 密封 CDF 容器与试件的接缝 |
职业健康与安全
- 冻结箱 — 有冻伤风险，须戴隔热手套并穿防护服
- 搬运冻结试件 — 表面湿滑，有跌落和碰伤风险
- NaCl 溶液 — 对低等级不锈钢有腐蚀性，须保护设备
- 环氧树脂 — 有致敏性，须戴手套并保持通风
- 压力试验机 — 有挤压危险，试件破坏时有碎块飞出
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-88/B-06250 pkt. 5.13 / CEN/TS 12390-9:2016 — 《Normal concrete — Frost resistance / Testing hardened concrete — Part 9: Freeze-thaw resistance — Scaling》。
该方法的原理是什么？
直接法（PN-B-06250）：将水饱和的混凝土试件在冻结箱中于 -18 ± 2°C 冻结 4 h，随后在 +18 ± 2°C 水中融化 4 h（1 个循环 = 8 h）。经规定次数（如 150 次）循环后，将其抗压强度与基准试件比较。
测量范围和准确度是多少？
冻结温度：-18 ± 2°C（PN-B-06250）/ -20°C（CEN/TS）；融化温度：+18 ± 2°C（PN-B-06250）/ +20°C（CEN/TS）；循环次数：F25–F300（PN-B-06250）/ 28（CDF）/ 56（CF）；试件尺寸：100×100×100 mm（PN-B-06250）/ 150×150×50 mm（CDF）。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 43 天 2 小时 40 分钟–91 天 2 小时 40 分钟。整个程序共 11 个步骤。
需要哪些设备？
冻结箱（实验室冷冻箱）、带恒温的融化水槽、压力试验机、10 kg 实验室天平、CDF 容器（欧洲法）、实验室烘箱、带数据记录的温度计。核心仪器的参考价格（冻结箱（实验室冷冻箱））：40 000–150 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
道路和机场混凝土路面设计；桥梁和高架桥混凝土耐久性评定；XF1–XF4 暴露等级混凝土质量控制（PN-EN 206）；受冻混凝土预制构件（铺路砖、路缘石）检验；引气剂效果评定；既有结构冻融损伤鉴定；暴露于大气条件的清水混凝土检验。
需要采取哪些安全防护措施？
冻结箱 — 有冻伤风险，须戴隔热手套并穿防护服；搬运冻结试件 — 表面湿滑，有跌落和碰伤风险；NaCl 溶液 — 对低等级不锈钢有腐蚀性，须保护设备；环氧树脂 — 有致敏性，须戴手套并保持通风；压力试验机 — 有挤压危险，试件破坏时有碎块飞出。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-B-06250 / CEN/TS 12390-9。