哈尔滨地区混凝土路面抗盐冻破坏措施

修 昱

(鸡西大学 理工系，黑龙江 鸡西 158100)

哈尔滨地区混凝土路面抗盐冻破坏措施

修 昱

(鸡西大学 理工系，黑龙江 鸡西 158100)

哈尔滨地区路面除冰盐的使用，引起混凝土路面的严重剥蚀开裂和钢筋锈蚀。主要论述了影响混凝土路面抗盐冻性的主要因素及提高混凝土路面抗盐冻性的措施。

道路混凝土；抗盐冻

哈尔滨地区是我国最严寒地区，降雪量大，路面积雪和冰冻严重。为了防止高速公路上冬季冰雪致滑，保证交通正常运行，最常用的方法就是在路面撒除冰盐。而各类除冰盐都会引起混凝土路面的严重剥蚀开裂和钢筋锈蚀，缩短了混凝土道路的使用寿命增加路面维修费用。

本文主要论述了影响混凝土路面抗盐冻性的主要因素及提高混凝土路面抗盐冻性的措施。

一 除冰盐对混凝土剥蚀破坏特征

1.面层裂缝发展迅速，破坏速度快，没有经过防除冰盐处理的混凝土路面经过几次冻融循环就出现表面成斑状剥落破坏。在实际工程中往往经过1—2个冬季就会出现剥落破坏。

2.破坏是从表面逐层向内部发展，表层砂浆层经过几次冻融循环逐渐剥落，骨料暴露，使道路表面凸凹不平。

3.在受除冰盐侵蚀的混凝土底部出现白色NaCl结晶，并且NaCl结晶经过遇湿受潮再结晶而不断聚集，因此即使停止使用除冰盐，这种结晶压还会产生盐冻剥蚀破坏，直至混凝土层破坏为止。

二 除冰盐破坏机理

1.混凝土孔隙中水结冰体积膨胀9%造成结冰压。因为盐具有保水性和吸湿性，混凝土的初始饱水度在使用除冰盐时明显提高，从而含有更多的可冻水。受冻时，混凝土会产生更高的结冰压。

2.混凝土冻结时，大毛细孔中水的离子浓度随着水的结冰而提高，而蒸汽压却下降，这时小毛细孔中未结冰的水就会向大毛细孔中渗透而形成渗透压，当渗透压大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂破坏。

当使用除冰盐时，受冻时盐溶液浓度差引起更高的渗透压。如果水中溶解有盐，当孔隙内的水开始结冰，孔内的盐浓度就会升高，盐浓度在整个水泥石中的均衡分布被打破，这时为了降低盐浓度，建立新的平衡，更小的毛细孔中未结冰的自由水就会流向此处，从而产生不断增加的渗透压力，导致水泥浆体的内部开裂，造成了混凝土最终的盐冻破坏。

3.混凝土的温度由于除冰盐融化冰雪的过程中吸收大量热而急剧降低，造成过冷水，对混凝土引起低温冲击应力，加剧混凝土的冻融破坏。

4.使用除冰盐会使混凝土内部盐浓度分布不均匀，那么各层的结冰程度也就存在差异，当混凝土层层结冰时形成应力差导致出现渗透压，从而引起内部应力。这样的结冰现象在某些情况下还可能会阻断水的渗流，在某层内形成高的应力集中加剧混凝土的破坏。

三 影响混凝土路面抗盐冻性的主要因素

1.气候条件。

温度低是发生混凝土盐冻破坏的主要因素之一，混凝土冻层的厚度随气温的降低而增厚。冻融循环次数越多、降温速度越快，混凝土的剥蚀破坏越严重。

2.水分及含盐量。

水分的多少也是发生混凝土盐冻破坏的主要因素，过大的降水量使水充满混凝土的孔隙，一旦气温降至零点以下，水凝结成冰产生很大的体积膨胀，对孔壁产生更大的压力，混凝土路面就会产生微小的裂隙。

除冰盐的用量大，当冻融循环次数增多时混凝土路面就会加剧破坏。

3.水灰比及含气。

水灰比是影响混凝土抗盐冻剥蚀性能的一个重要因素，水灰比的增加会降低混凝土的抗盐冻性能。水灰比不同混凝土内部的孔结构和孔隙率也不同。水灰比较大会在混凝土硬化过程中形成较多彼此相连的开口孔隙，更易吸收路面的水分，加速了混凝土的冻胀破坏。

含气量对混凝土抗冻性的影响主要是因为加气在水泥浆中形成互相分离的孔隙，避免形成连通的透水孔道，在混凝土受冻结冰过程中可阻止或抑制水泥浆中微小冰体的生成。混凝土的盐冻剥蚀量在一定范围内随含气量增大而逐渐减小，抗盐冻性能逐渐增大，含气量应大于5%。

4.外掺。

减水剂、引气剂以及纤维等外掺剂均能提高混凝土的抗盐冻性能。在混凝土搅拌过程中由于引气剂的存在可以引入大量微小均匀而稳定的气泡，气泡可以有效缓冲水泥浆体中产生的各种应力；减水剂可以降低混凝土的水灰比，从而减少孔隙的数量；掺入纤维可以提高混凝土的抗拉能力，最终提高混凝土的抗盐冻性能。

5.矿物掺合。

硅灰、粉煤灰的掺人改善了混凝土内部的微观结构和水化产物的组成，混凝土孔隙率降低，孔径细化，使混凝土对氯离子渗透的扩散阻力提高。

四 提高混凝土路面抗盐冻性的措施

1.水泥种类。

水泥是混凝土的主要组成材料，种类丰富，一般都掺有粉煤灰、石灰石、矿渣等矿物材料。水泥的质量很大程度上影响了混凝土的性能，高等级特别是使用除冰盐的混凝土路面应采用高强度、低干缩性、耐久性与抗磨性好的水泥。如用粉煤灰、矿渣或石灰石取代硅酸盐水泥，会不同程度上降低混凝土的抗盐冻性能，特别是掺石灰石最为明显。所以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥是修筑水泥混凝土路面的首选。

2.水灰比、掺合料和引气。

随着水灰比的降低通过掺加硅灰及引气剂混凝土的盐冻剥蚀量减小。因为水灰比减小会使混凝土中毛细孔数量和孔径减小并可减少可冻水，有资料表明水灰比应控制在0.45以内；引气后产生大量微小均匀而稳定的气泡，有效改善混凝土的孔结构，降低混凝土的饱水度，明显提高新拌混凝土的工作性能和塑性，减少泌水和离析从而提高了混凝土的抗盐冻性能；硅灰粉细后具有微集料效应，填充到骨料及水泥颗粒的孔隙中堵塞了毛细孔，提高了混凝土的密实度，混凝土盐冻剥蚀量大大减轻。

3.纤维。

不同尺度和性质的钢纤维以及聚丙烯纤维在混凝土中充分发挥各自的性能效应，很大程度地提高了混凝土的抗弯、拉强度、抗折性能、抗裂性和抗冲击韧性，从而提高水泥混凝土路面的抗盐冻性。

4.蒸养混凝土。

对于要撒除冰盐的混凝土道路应尽可能不采用蒸汽养护，因为自然养护的混凝土抗盐冻性能明显高于蒸养混凝土，如果因施工要求必须采用蒸养混凝土，则蒸养温度要尽可能低并且要有足够的预养静置时间。

5.合理的施工。

不合理的施工操作会破坏表层混凝土气孔结构和造成含气量损失。混凝土在搅拌、抹面、养护等施工环节都要严格控制合理操作。

(1)混凝土的搅拌。

混凝土在搅拌过程中要准确称量各个组成材料，搅拌要充分；保证施工过程中混凝土的匀质、减少塌落度损失，消除离析泌水现象。

(2)混凝土的抹面。

混凝土施工完成进行表面处理时要恰当的抹面，过度的抹面会引起混凝土表层含气量的损失和表层气孔结构的破坏，另外要在水泥的初凝和终凝之间进行抹面否则会因泌水聚集表层结构疏松，剥蚀量增大。

(3)适当的养护。

对混凝土表面进行适当的养护是十分必要的，表层混凝土的微观结构受养护时间、养护湿度的影响，如果养护时间和湿度不够其抗盐冻性能就差，所以在混凝土水化过程中必须提供充足的水分和温度。

(4)合理的排水设计。

在对除冰盐破坏机理的分析中我们可以了解到，混凝土的受冻破坏只有在饱水时才会发生，因此在混凝土结构设计中应考虑如何快速地把路面融化水及时排除。在混凝土道路施工时应设置排水坡或者排水沟等其他构造措施，从而减少水在路面的滞留。

(5)骨料对混凝土抗盐冻性的影响。

宜选用火成岩或花岗岩作为抗盐冻混凝土的骨料。若骨料中含泥岩、灰岩等弱颗粒，该类骨料在冻融和除冰盐等作用下的粉化、剥蚀，不仅造成强度缺陷，更主要造成耐久性的降低。另外在24小时内的吸水率大于2%的骨料最好不要用于抗盐冻的混凝土中。

(6) 有机硅涂层及掺抗盐剥蚀剂。

随着抗盐冻混凝土研究的深入，现在一些新型的有机硅涂层及抗盐冻外加剂能够很大程度上降低混凝土的盐冻剥蚀量，显著地提高了混凝土的抗盐冻性能。

哈尔滨地区混凝土路面撒除冰盐后，在除冰盐和冻融循环共同作用下导致混凝土路面过早破坏或耐久性失效，因此基于以上路面抗盐冻破坏研究和现场调查结果，对哈尔滨以及其他寒冷地区混凝土路面提出如下建议:

(1)对于没有采取抗盐冻预防技术措施施工的混凝土路面不要使用除冰盐。

(2)计划使用除冰盐的新建混凝土道路，要借鉴以上研究采取相应的防治技术措施，对要使用除冰盐的桥梁等钢筋混凝土结构，不仅要采取防治除冰盐剥蚀破坏技术措施还要采取一定的技术措施来防治钢筋的锈蚀，如降低水灰比、增加保护层厚度等。即使不撒除冰盐的混凝土道路也要掺入适量的引气剂来提高路面的抗冻耐久性。

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ClassNo.:TU755.7DocumentMark：A

(责任编辑：蔡雪岚)

MeasurestoResisttheDestroyofFrozenSalttotheConcreteRoadinHarbinArea

Xiu Yu

The salt used for clearing ices caused the concrete road serious cracked and made the reinforced concrete rusted in Harbin area. This article mainly discusses the major factors that influence the resistance of concrete road to the frozen salt and the solutions to this problem.

concrete；resistance to frozen salt

修昱，讲师，鸡西大学。

1672-6758(2012)09-0075-2

TU755.7

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