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除雪盐对混凝土路面腐蚀的分析和建议

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下载次数:2231上传日期:2009年03月02日

资料作者:ys31051中 路 币:50

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资料介绍
除雪盐对混凝土路面腐蚀的分析和建议
混凝土路面用除雪盐剥蚀破坏是指在有冻融循环的条件下,使用除雪盐引起的混凝土剥蚀破坏。目前,最常用的除雪盐是NaCI。在冬季,为了保证交通畅通无阻,防止路面因冰雪致滑引起交通事故,常在路面撒除雪盐。然而,由于除雪盐的使用,将导致混凝土严重剥蚀,其破坏速度远快于普通冻融循环引起的破坏及其它种类的破坏,从而严重影响这些路面的使用寿命,也不利于园林绿化和环保。
   在乌鲁木齐混凝土公路使用除雪盐后,混凝土路面的破坏明显比未使用除雪盐的严重。继而随着这类混凝土的破坏事例不断增多,以及这些路面的维修费用迅猛增加,盐剥蚀破坏愈来愈引起公路等管理和维修部门,以及混凝土研究人员的严重关注。这些投入了大量人力和物力,对混凝土盐剥蚀破坏的机理、影响因素和改善措施等进行了广泛的研究,取得了实际效果。
   在乌鲁木齐混凝土公路除冰盐的使用较迟,因此盐剥蚀破坏事例发现也较晚。尝试使用除雪盐,主要是在公路上使用除雪盐。由于这些工程在设计时没有考虑到混凝土的盐剥蚀破坏或者没有意识到盐剥蚀破坏的严重性,因此没有采取任何抗盐剥蚀措施。大多在建成使用很短的时间内(约5年),混凝土就出现过早的异常破坏,严重地影响这些路面的使用,大大地增加了维修费用。有的公路建成通车后,经过一个冬季就出现路面严重的剥蚀破坏。
   混凝土的除雪盐剥蚀破坏现在是一个非常新的问题,特别对施工部门更是如此。通过这篇文章,使有关部门对混凝土盐剥蚀破坏的特性、机理及其防治措施等有较好的了解。在此对冬季混凝土除雪技术谈一谈个人的观点。
1 除雪盐对混凝土路面腐蚀的特点
   冰融作用产生的结冰压力,除了诱发微裂纹外,还能引起混凝土出现另一破坏形式——表面剥蚀,除雪盐的使用大大加剧了剥蚀破坏。剥蚀破坏程度在浓度为3-5%最严重。在实验室试验时,盐剥蚀破坏过程可分为二个典型的阶段,第一阶段为盐冻试验的最初几个冻融循环,其剥蚀增长缓慢,它主要取决于混凝土的渗透性、初始饱水度和气泡间距;第二个阶段为盐冻试验的最后几个冻融循环。由于盐的吸湿作用,混凝土中的饱水度不断增加;直至接近或达到临界饱水度,剥蚀将迅速增大,它主要取决于混凝土的渗透性和气泡间距。根据现场盐剥蚀破坏与实验室的研究观察,我们把混凝土盐剥蚀破坏有别于其它破坏的主要特征归纳为:
1.1 破坏从表层开始,逐步向内部扩展,使表面砂浆层剥落,骨料暴露,但剥蚀层下的混凝土基层仍然保持坚硬完好。
1.2 裂纹往往是在靠近接缝或边缘处,并与它们平行;在混凝土遭受破坏截面上,可清楚地看到分层剥蚀的痕迹,且破坏的轮廓线与接缝或边缘平行。
1.3 破坏速度非常快,经过一、二个冬季就可看到,比其它破坏快得多。
1.4 在出现剥蚀的表面能清楚地看到白色的NaCI,现场检验有咸味。
2 除雪盐破坏机理
   除雪盐剥蚀破坏的根本原因是混凝土中存在可冻水。当受冻时,混凝土中可冻水结冰产生约9%的体积膨胀,从而产生结晶压。当混凝土的饱水度达到或超过临界饱水度时,混凝土就受拉开裂,并因冻融循环而不断加剧直到破坏。
   既然盐能降低水的结冰点,应该对混凝土的抗冻破坏有利,那为什么它还会使混凝土的冻害加剧呢?
   当使用盐时,由于盐的吸湿性和保水性,混凝土中的饱水度明显比无除雪盐时高,因而受冻时,混凝土中将产生更高的结晶压;同时盐的浓度差,使用受冻时,混凝土中将产生更大渗透压,以及因分层结构产生应力差。并且盐产生的过冷水是处在不稳定状态,使其最终在毛细管中结冰时将产生更大破坏力;盐使冰雪融化时吸收更多的热量,将使冰雪覆盖层下的混凝土温度剧降,导致额外的冻害。
   不论哪种环境,混凝土中含盐量愈高,混凝土中的平衡饱水度也愈高,另外还可看到,在毛细管吸水试验中,试件内盐含量愈高,达到平衡的时间愈短,即能更快达到饱水;相反,在失水试验中,试件内盐含量愈高,达到平衡的时间愈长,即更难失水。这些因素都不利于混凝土的抗盐剥蚀的性能。
   总之,除雪盐产生的不利影响远远超过了它的有利影响,在冻融循环和除雪盐的协同作用下,混凝土的冻害显著加剧。
3 配制抗盐剥蚀混凝土的技术关键
   目前,我国解决这个问题的一般方法是在混凝土中掺人引气剂,严格控制水灰比和选用优质抗冻骨料等。
3.1 引气剂
   经过十几年的工程实践,引气剂在混凝土中的应用所带来的好处,特别是在改善混凝土抗冻性方面的好处已被广泛接受。引气剂的使用从根本上改善了新拌混凝土和硬化混凝土的性能,如明显提高了混凝土的塑性和工作度,减少混凝土的离析和泌水;提高了混凝土的均匀性,降低了气泡间距,改善了硬化混凝土的耐久性。
   由于盐的存在,使混凝土内的饱水度大大提高,受冻时混凝土内部将产生更高的结冰压,因此为了防止盐剥蚀破坏,这类混凝土更需掺引气剂,且含水量气量要求一般要比普通抗冻性的高。当混凝土的含气量达到5~7%时,盐剥蚀破坏将大为减轻。所以在混凝土路面中加引气剂,其含气量不应低于5%。
3.2 水灰比
   在相同的条件下,水灰比的增加将使混凝土的平均气泡尺寸、气泡间距和可冻水量增加,从而引起混凝土的抗盐剥蚀性能降低。为了得到高抗盐剥蚀的混凝土,建议水灰比应控制在O.45以下。高效减水剂的推广与使用,配制水灰比为O.4的混凝土,在工程实践中也是比较容易达到的。
3.3 矿物掺合料
   当水泥中掺入石灰石、粉煤灰或矿渣时,混凝土的抗盐剥蚀性能将大为降低,但掺人适量的硅粉,可较明显提高混凝土的抗盐剥蚀性能。建议在公路混凝土工程中尽量使用普硅水泥,最好为纯硅酸盐水泥,切不可使用含石灰石量大的水泥。
3.4 骨料
  如果混凝土所用骨料在受冻时,产生膨胀、破坏或向周围浆体排放大量的可冻水,那么要通过调整混凝土的配合比来获得高抗盐剥蚀性能的混凝土是不可能的。要尽量限制对这类骨料的使用。如何检验这些骨料呢?如果骨料在24小时内的吸水率大于2%,那么该骨料就不能用于公路混凝土工程中。
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