融雪剂对水泥混凝土路面的破坏机理及防治

融雪剂对水泥混凝土路面的破坏机理及防治盖晓连;邰连河【摘要】融雪剂因具有一定的除冰雪作用而广泛应用于北方的冰雪路面，混凝土路面因此处于盐冻状态，出现路面剥蚀破坏.通过分析融雪剂对混凝土的盐冻破坏机理,提出混凝土早期破坏的防治措施.通过混凝土冻融破坏研究的现状分析，为实验室研究提出更有利于北方公路建设的设计方案及注意事项.【期刊名称】《黑龙江工程学院学报(自然科学版)》【年(卷)，期】2012(026)002【总页数】3页(P40-42)【关键词】融雪剂;混凝土;冻融破坏【作者】盖晓连;邰连河【作者单位】东北石油大学华瑞学院,黑龙江哈尔滨150027;东北石油大学华瑞学院黑龙江哈尔滨150027【正文语种】中文【中图分类】U416.216在北方寒冷地区，每年冬季持续时间较长，降雪量较大，气温较低。为了保证路面行车畅通，通常在雪后抛撒融雪剂以达到迅速融雪效果。融雪剂在融雪的同时给混凝土带来了极大的冻害，引起混凝土路面的严重剥蚀、桥梁钢筋的锈蚀。以哈尔滨为例，冬季最低气温约在-30OC，持续时间长达4个月以上，一些设计年限在20a、30a的混凝土路面，在不到设计年限一半的时间内就出现严重破坏，研究表明与融雪剂的大量使用有直接关系。目前，我国正处于大规模基础设施建设阶段，修建大量的高速公路、通乡公路、立交桥等，如何能够以破坏的实例为鉴，更好地掌握融雪剂的破坏机理，延长道路和桥梁的使用寿命，为新建工程提供技术支持，是一项值得长期深入研究的课题。1现状分析1.1混凝土冻融破坏的现状中国于20世纪70、80年代兴建的立交桥在90年代初发生严重的破坏现象。以北京三元桥和西直门等立交桥的破坏为例，分析原因主要是下雪时洒融雪剂弓I起的。国际上，20世纪80年代北美、欧洲、日本等国组成一个技术专家组，对约80万座道路桥梁进行现场调查、分析测试。结果指出，寒冷地区融雪剂引起的盐冻剥蚀破坏和钢筋锈蚀破坏是道桥破坏或失效的最主要原因，对这类破坏的防治与修补也是混凝土结构中最棘手的问题［1］。1.2混凝土冻融破坏研究的现状世界各国高度重视混凝土在盐冻环境下的破坏情况，开展大量实验研究，并积极地把研究成果应用于实际工程中，取得了良好效果。各国学者对混凝土冻融破坏做了大量研究的同时提出一系列假说，主要有：冰的分离层假说、静水压力假说、冲水系数假说、渗透压力假说、温度应力假说等。在衡量混凝土抗冻性能的技术指标方面，除了常用的强度、相对动弹性模量、质量损失等，还包括平均气泡间距、临界水饱和度、平均空隙因子等指标的分析；在混凝土抗冻性能研究的技术手段方面，有显微镜观测、超声波测试、磁共振成像技术、中子衍射技术等；在对混凝土抗冻性能的应用型研究方面，主要包括自密实混凝土、再生骨料混凝土、高炉矿渣混凝土、纤维混凝土、硅灰混凝土、粉煤灰混凝土等抗冻性能研究。已有文献资料显示，混凝土冻融研究多以室内研究为主，对冻融后的混凝土进行力学性能试验研究，积累了大量标准（快速冻融）冻融试验数据，提高对冻融现象认识的同时，也发现试验数据与混凝土的抗盐冻性能之间的联系并不十分明确，有待进一步研究。尽管混凝土冻融破坏机理十分复杂，至今没有一个公认的能够完全解释混凝土冻害的理论，但这些研究为工程建设提供了较有力的理论支撑，为当前的研究工作指明了方向。2融雪剂及使用现状融雪剂是由化冰盐（用来降低冰雪冰点的盐）演变而来的。目前常用的融雪剂大致分为三类：一类是氯盐型，例如氯化钙、氯化镁、氯化钠等；第二类是非氯盐型，有机盐或无机盐，例如钙镁乙酸盐、乙酸钾等；第三类是混合型，氯盐+非氯盐、氯盐+非氯盐+阻锈剂［2］。目前，所使用的融雪剂主要成分为氯化钠，氯化钠具有降低冰点性能好等特点，因其价格低廉而广泛应用。从已有技术资料表明，在美国和俄罗斯等国，钙镁乙酸盐和乙酸钾有一定的应用，氯化钠在一些交通发达国家至今仍在使用，而且多用干喷法。3融雪剂对混凝土路面的破坏机理融雪剂对混凝土的破坏是指混凝土在冻融循环条件下，使用融雪剂而弓I起的混凝土表面起皮、剥落、开裂等破坏，破坏速度远大于普通混凝土的冻融破坏速度。大量研究结果表明，融雪剂对混凝土的侵蚀主要是物理作用与化学作用的综合效应。3.1融雪剂的物理作用ACI认为，混凝土破坏的主要原因在于融雪剂对混凝土的物理作用。在使用融雪剂时，因盐具有吸湿性和保水性，使得融雪剂作用下的混凝土的初始饱水度高于普通混凝土，温度降低时，混凝土中可冻水将产生体积膨胀，产生结冰压力。当混凝土的饱水度达到或超过临界饱水度时，混凝土受到拉应力作用，并因冻融循环的增加，破坏不断加剧。杨全兵等学者的研究表明，盐含量愈高，达到平衡时间愈短，饱水愈快，加剧体积膨胀。融雪剂使冰雪融化的同时吸收大量的热量，使冰雪层下的混凝土温度下降，产生附加冻害。融雪剂在抛洒时难以保证均匀，导致混凝土表面和内部之间形成盐浓度差，产生渗透压。混凝土在受冻时分层结冰，产生的应力差导致破坏力增加，加剧了混凝土的层层剥落。3.2融雪剂的化学作用朱蓓蓉等学者进行了除冰盐对混凝土化学侵蚀机理的试验研究，结果表明，复盐的形成是融雪剂中盐分造成混凝土严重化学侵蚀的主要原因。融雪剂的化学作用主要是由复盐形成导致的。复盐具有膨胀性，通常集中在混凝土表层，表层膨胀而内部收缩，必然引起混凝土表面剥落。当混凝土中含有活性骨料时，融雪剂中的盐组分将加速碱骨料反应，破坏混凝土结构。另外，Ca（OH）2的溶出也会引起混凝土破坏，由于Ca（OH）2溶于水，混凝土有一定的渗透性，当有压力和水流作用时，水流将Ca（OH）2溶出带走，使水泥混凝土空隙率增加，强度下降。随着Ca（OH）2被溶出，高碱性水化物变成碱性水化物，最终丧失胶结能力，水泥混凝土结构破坏进一步降低，最终导致整体破坏［3］。4混凝土冻融破坏防治措施4.1针对不同路面采用不同的除冰雪措施针对不同路面采用不同的除冰雪措施，对于普通水泥混凝土路面应该严格控制融雪剂的使用量，尽量使用环保型融雪剂；对于沥青混凝土路面，堆积的冰雪要及时运走以防止融雪剂溶液进入绿化带，更不能将残雪堆积在树木周围及绿化带内；对于桥面除雪，应该采用机械除雪为主，人工清雪为辅的方式，杜绝使用氯盐类融雪剂;对于车站等考虑采用热雪机和融雪剂除雪［4］。此外，除雪措施的选择应充分考虑当地的自然条件、地形条件、原材料供应等因素，以达到最佳的除雪效果，在可能情况下尽量减少融雪剂的使用。4.2采取适当的措施提高混凝土的抗氯能力1） 混凝土中掺加引气剂。大量的室内试验证明，引气剂对于提高混凝土抗冻性能效果显著。针对此可提高我国道桥混凝土工程中引气剂的使用率。2） 降低水泥用量、提高粉煤灰等的掺量。试验表明，掺加粉煤灰的混凝土具有高抗渗、低收缩、不开裂等特点，可以提高混凝土的抗氯能力。3） 在道桥混凝土工程中对钢筋进行隔离处理，如钢筋表面涂防锈膜。4.3制定适合北方的混凝土配合比方案和技术规范现行通用的《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30-2005）具有通用特性，但针对北方地区道桥的混凝土配合比设计等缺乏针对性。提出适合北方混凝土路面的配合比设计方案显得尤为重要。制定的技术规范应该具有这样的特点：针对性强，本着高抗渗、高抗冻融、低开裂的原则，对混凝土的原材料、水泥品种、骨料种类、骨料尺寸和粒度分布、混凝土品质、引气量、抗渗性、强度、抗冻融性、桥面结构设计、面层厚度、钢筋粗细及间距等，施工过程以及施工气象条件等各个方面做出有针对性的要求［5］。4.4其他措施1） 在融雪剂能喷洒到的植被区，尽量选用耐盐植物和耐盐草类等植被。2） 积极借鉴成功经验，有针对性采纳。例如，对于氯离子渗入桥体腐蚀钢筋问题，欧美各国主要从保护桥面角度采取措施；为防止氯离子渗入钢筋混凝土桥体英国采取的措施是设置有效的防渗隔离层，保证排水系统的有效性。3） 研究新型的环境友好型融雪剂。制定出更为详尽的融雪剂质量标准，颁布相应法律法规，规范融雪剂的生产、检验与使用。开发出新型高效友好型融雪剂是根本的解决办法。5结束语目前，融雪剂作为北方冬季除冰雪的主要手段，将在长时间内继续发挥作用。在融雪剂的使用过程中，要特别注意撒布融雪剂的方式方法。探索融雪剂对混凝土路面破坏的防治方法仍将是一项值得长期研究的课题。参考文献[1]刘林，刘坤岩.融雪剂对混凝土路面剥蚀破坏机理及预防措施的研究[J].中外公路，2010(10):115-119.[2]李连志，柳俊哲，刘彦书，等.除冰盐对混凝土的早期破坏机理及防治[J].低温建筑技术，2005(4):13-15.[3]T.C.Powers,R.A.Helmuth.TheoryofvolumechangesinhardenedPortlandcementpasteduringffeezing[J].Proceedings,HighwayResearchBoard,1953,32:285-297.冯乃谦.混凝土耐久性系列讲座——混凝土的抗冻性[J].施工技术，1995(12):38-39.骆虹，罗立斌，张晶.融雪剂对环境的影响及对策[J].中国环境监测，2004(1):55-57.[6]杨全兵，吴学礼，黄士元.去冰盐引起的混凝土的盐冻剥蚀破坏[J].混凝土，1995(6):38-4