我国北方寒冷地区有漫长的冬季，有的地区一年中存在长达5～6个月的负温天气，正温施工天气不到半年，如黑龙江地区一年的常温施工时间只有4个月。胶凝材料工程的施工周期往往较长，而且工程任务较为紧迫时，冬季施工将是混凝土工程不可避免的阶段。在这种情况下，如何防止胶凝材料发生早期冻害自然成为了人们最关心的问题。胶凝材料早期的抗冻性的好坏不仅会对强度产生重大影响，而且也在很大程度上决定胶凝材料后期的各项耐久性指标的好坏。胶凝材料工程使用过程中的耐久性问题不容乐观，已经建设的一些胶凝材料工程在未达到其使用寿命前出现了各种状况。寒冷地区的道路、桥梁、水工和港工等工程中的胶凝材料结构物或构筑物在冻融循环作用下的冻融破坏是胶凝材料工程使用过程中的主要病害。在寒冷的气候条件下，冰冻作用(冻融循环)会造成胶凝材料路面、挡土墙、桥面板和栏杆等的损伤，这也是用于修补和更换结构需要巨额费用的一个主要原因。冰冻作用引起胶凝材料损伤的原因不仅与材料复杂的微观结构紧密相关，还取决于胶凝材料所处的具体环境条件。而我国的胶凝材料工程的耐久性问题尤其严重，近年来频频发生的各种工程事故不能排除其中工程的耐久性不合格的原因，甚至出现刚刚修建的道路运营不到几个月就返工、通车时间不到一年的新建桥梁垮塌这样的严重工程事故，这些事故不但对人力、物力、财力造成了巨大的浪费，更让人心痛的是在这些事故中往往都会造成司机、行人等人员的伤亡。这种胶凝材料工程的失效的代价是巨大的，甚至是不可接受的，而这种情况在当寒冷地区的胶凝材料工程经历冬季施工时更易发生。所以，胶凝材料如何抵抗早期冻害并且在后期达到强度要求，同时耐久性上不出现明显下降一直是胶凝材料研究的重要方面。因此，本课题针负温胶凝材料展开研究，对保证胶凝材料早期可以抵抗冻害、后期达到力学性能和耐久性要求具有重要意义。

1.3国内外研究现状

1.3.1国内研究现状

从温度对胶凝材料性能影响的角度可以把胶凝材料分为正温胶凝材料与负温混凝土。正温胶凝材料只能在正温条件下凝结、硬化并且保持强度发展；当其置于负温条件下时会遭受冻害，强度发展缓慢，温度进一步降低时，则胶凝材料强度停止增长，当恢复正温养护条件后其强度损失在50%以上，并且其它物理力学性能也有很大程度上的损失。负温胶凝材料不仅可以在正温条件下凝结硬化，又可以在负温条件下凝结硬化，强度保持持续增长，在规定的龄期内达到要求的设计强度。胶凝材料的物理力学性能的本构关系不会因为负温胶凝材料经历负温养护条件而改变；相反，在负温条件下，负温胶凝材料养护28d可以达到处于标准养护条件下的同配合比胶凝材料强度的40%～50%。在负温胶凝材料科学的研究进程中，我国广大理论工作者和研究人员逐渐创建了冻结速度、冻结模式、抗冻临界强度等一系列概念和蓄热冷却计算理论。负温混凝土所要研究的首要问题就是早期受冻对新拌胶凝材料的变形行为的影响和负温下混凝土的力学性能。抗冻临界强度对负温胶凝材料后期的力学性能有重大影响。抗冻临界强度是指胶凝材料能够抵抗冻害的所需要的最小强度，即新浇注的胶凝材料在正温下经过一定龄期的预养护达到某一强度时遭到冻结，经历若干时间后恢复正温养护，胶凝材料的强度可以继续增长并且达到胶凝材料的配制强度的95%以上，当混凝土经过预养后达到的强度便是其在这种情况下的抗冻临界强度，这段正温养护时间便是达到其抗冻临界强度需要的预养时间。

1.3.2国外研究现状

西方发达国家研究人员通过研究发现上世纪五十年代后期修建的胶凝材料工程与以前修建的胶凝材料工程相比，前者反而更先出现各种病害甚至严重损坏。在寻找发生上述情况的原因的过程中，发现产生病害的胶凝材料工程的一个共同特征为它们都为冬季施工胶凝材料。这个问题引起人们对冬期施工胶凝材料的高度关注各国学者也提出了许多学说。如Taber-Collins冻胀学说新拌胶凝材料的受冻破坏机理与硬化胶凝材料并不一样，Collins将冻土中的冻胀学说应用到胶凝材料的早期受冻中，认为前者破坏的原因是新拌胶凝材料在负温环境下冻结的过程中，胶凝材料内部应力会重新分布，这种内应力的调整由胶凝材料内部的水分结冰过程中的水分迁移造成，并会对尚未形成稳定内部结构的新拌胶凝材料造成一定程度的损坏。

2. 研究的基本内容与方案

（1）研究基本内容

1．文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势；

2．对几种具有潜在负温水化硬化胶凝材料体系进行分析比较；

（2）研究目标