李鵬飛 ，羅 軍

(1.河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000；2.張家口市崇禮區(qū) 財(cái)政局，河北 崇禮 076350 )

進(jìn)入21世紀(jì)以后，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)公路的建設(shè)突飛猛進(jìn)，根據(jù)交通運(yùn)輸部《交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，我國(guó)公路總里程由2010年的400.8萬(wàn)公里增加到2015年的457.7萬(wàn)公里，至2030年，預(yù)計(jì)我國(guó)公路網(wǎng)總規(guī)模將達(dá)到580萬(wàn)公里，其中水泥混凝土路面里程能占到30 %～40 %。

因?yàn)樗嗷炷谅访鎰偠却?、承載能力強(qiáng)、耐久性、耐高溫性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在隧道口、收費(fèi)廣場(chǎng)附近及城市橋梁中，廣泛使用水泥混凝土路面鋪設(shè)。 混凝土路面的結(jié)構(gòu)性能和質(zhì)量對(duì)公路和橋梁運(yùn)營(yíng)安全、行車舒適性的改善起到至關(guān)重要的作用。 北方寒冷地區(qū)冬季拋灑除冰鹽融化冰雪，是最常用的做法。 但除冰鹽在快速融化冰雪、保證交通暢達(dá)、安全的同時(shí)，也帶來(lái)很大的負(fù)面影響，比如加快道路老化、影響綠化植物生長(zhǎng)等。 雖然減少用鹽量已成為世界趨勢(shì)，但目前國(guó)內(nèi)外冬季公路養(yǎng)護(hù)還不得不繼續(xù)撒鹽。混凝土路面運(yùn)營(yíng)幾年后，往往因?yàn)槎境}的侵蝕，造成路面鋪裝層破損、裂縫，既影響道路的美觀，又給行車安全帶來(lái)嚴(yán)重危害，養(yǎng)護(hù)和維修也是一筆不小的支出。因此，研究除冰鹽對(duì)混凝土路面的破壞機(jī)理，并由此進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)是必要而且重要的[1]。

1 幾種常見除冰鹽冰點(diǎn)實(shí)驗(yàn)研究

因?yàn)辂}能使溶液的冰點(diǎn)降低，因此當(dāng)除冰鹽被撒到路面，其上的冰雪和鹽混合融點(diǎn)降低就會(huì)自動(dòng)融化，從而大大提高了路面除冰雪效率，保證了交通暢通。正是由于鹽能夠去除路面冰雪，通常把用于這種場(chǎng)合的鹽稱為除冰鹽或者融雪劑。

由于除冰鹽的存在使路面產(chǎn)生平整度降低、抗?jié)B性降低、裂縫加劇、車轍深度加劇等耐久性降低現(xiàn)象，我們把這種現(xiàn)象稱為道路的鹽凍破壞。 因此我們?cè)诔r(shí)不能濫用除冰鹽，而是在能夠有效除去冰雪的前提下盡量少用除冰鹽。

我們都知道鹽能使溶液冰點(diǎn)降低，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)常用除冰鹽濃度在0～23%范圍內(nèi)的鹽水冰點(diǎn)測(cè)量，如表1所示。

表1幾種常用除冰鹽濃度對(duì)冰點(diǎn)的影響

通過不斷增大除冰鹽濃度我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)達(dá)到飽和濃度時(shí)，再增加除冰鹽濃度也不會(huì)再降低冰點(diǎn)，因此可以得出除冰鹽的最低冰點(diǎn)，如表2所示。

表2除冰鹽的最低冰點(diǎn)(℃)

由表1我們可以看出不同除冰鹽不同濃度冰點(diǎn)不同，所以在使用除冰鹽時(shí)我們要根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁睾瓦x取的除冰鹽種類選擇合理用量，不能過量使用和選擇不合理的融雪劑，那樣會(huì)增大對(duì)混凝土路面的損害而實(shí)際的除冰雪效果欠佳。 由表2我們可以看出各類除冰鹽的最低冰點(diǎn)，這更應(yīng)該引起我們注意，在選擇除冰鹽種類時(shí)要考慮當(dāng)?shù)乇┙蹬R時(shí)的環(huán)境溫度，如果當(dāng)時(shí)溫度小于所選除冰鹽的最低冰點(diǎn)，那么無(wú)論再增加除冰鹽用量也不會(huì)有效果只會(huì)大大增加對(duì)路面的傷害。 對(duì)于我國(guó)北方部分嚴(yán)寒地區(qū)冬季最低氣溫在-20 ℃以下，就不能再使用氯化鈉和尿素作為除冰鹽主要成分，而應(yīng)選擇氯化鈣、氯化鎂等冰點(diǎn)更低的除冰鹽[2]。

2 除冰鹽對(duì)水泥混凝土路面破壞因素分析

2.1 引氣量

經(jīng)過工程實(shí)踐和試驗(yàn)表明，摻引氣劑是提高混凝土普通抗凍性的最主要技術(shù)措施。摻引氣劑還可以明顯提高新拌混凝土的保水性和塑性，減少離析和泌水效應(yīng)，還可以改善混凝土抗?jié)B性、抗侵蝕性等耐久性能。 由于引氣后，將在混凝土體內(nèi)產(chǎn)生大量微小均勻而不連通的小氣泡，這些氣泡在通常情況下不容易被水充滿，使混凝土的保水度明顯降低，同時(shí)這部分空間將及時(shí)吸納受凍區(qū)的過冷水，減輕產(chǎn)生的結(jié)冰壓，從而明顯改善混凝土的抗鹽凍性能[3]。

另外，因?yàn)辂}的存在大大提高了混凝土的保水度，使混凝土受凍時(shí)產(chǎn)生更大的結(jié)冰壓力。 因此，為了防止混凝土受鹽凍破壞，鹽凍混凝土的含氣量要比普通混凝土含氣量更高。 通過實(shí)驗(yàn)顯示，如表3所示當(dāng)混凝土的含氣量為 4.5 %～6.5 %時(shí)，鹽凍剝蝕破壞明顯降低。 建議在水泥混凝土的路橋施工時(shí)，必須摻引氣劑，對(duì)要撤除冰鹽的路面，其混凝土的含氣量不應(yīng)小于 4.5 %，不應(yīng)大于6.5 %[3]。

表3含氣量對(duì)混凝土鹽凍剝蝕影響(kg/m3)

2.2 水灰比

摻引氣劑是改善混凝土抗鹽凍性的主要的技術(shù)措施之一，但引氣劑的使用并不能降低水灰比的控制。 通過實(shí)驗(yàn)表明，在同樣條件下，混凝土的抗鹽凍性隨著水灰比的增加而降低，但水灰比對(duì)混凝土抗鹽凍性的影響遠(yuǎn)比引氣劑小[3]。

根據(jù)我國(guó)的具體條件，借鑒國(guó)外相關(guān)成功經(jīng)驗(yàn)，通過室內(nèi)試驗(yàn)表明見表4，水灰比在0.48時(shí)混凝土受鹽凍剝落量產(chǎn)生大幅度增加，為了配制高抗鹽凍性能的混凝土，建議水灰比控制在0.48內(nèi)。

表4水灰比對(duì)混凝土鹽凍剝蝕影響(kg/m3)

2.3 摻合料

通過大量室內(nèi)試驗(yàn)表明當(dāng)摻入石灰石、粉煤灰或礦渣時(shí)，混凝土的抗鹽凍性能降低，但摻適量硅灰可改善抗鹽凍性能。 如表5所示，對(duì)比普通混凝土摻細(xì)石灰石混凝土、摻礦渣混凝土，摻礦渣混凝土、摻粉煤灰混凝土剝落量都有不同程度的增加，摻硅灰混凝土不僅強(qiáng)度有所增加從35.5Mpa提高到38.9Mpa，而且剝落量從0.75kg/m3下降到0.52kg/m3。因此建議在混凝土路橋建設(shè)時(shí)盡可能使用摻加硅灰硅酸鹽水泥，切不可使用摻有大量石灰石、礦渣、粉煤灰的水泥。

表5摻合料對(duì)混凝土鹽凍剝蝕的影響

3 結(jié)論

對(duì)幾種常見的除冰鹽冰點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得出各種除冰鹽不同濃度下的冰點(diǎn)值和最低冰點(diǎn)值，我們要根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁睾瓦x取的除冰鹽種類選擇合理用量，不能過量使用和選擇不合理的融雪劑。 通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析水泥混凝土路面受除冰鹽主要破壞因素引氣量、水灰比、摻合料表明:①在水泥混凝土的路橋施工時(shí)，必須摻引氣劑，對(duì)要撤除冰鹽的路面，其混凝土的含氣量不應(yīng)小于4.5%，不應(yīng)大于6.5%；②水灰比在0.48時(shí)混凝土受鹽凍剝落量產(chǎn)生大幅度增加，為了配制高抗鹽凍性能的混凝土，建議水灰比控制在0.48內(nèi)；③摻硅灰混凝土不僅強(qiáng)度大幅增加，而且混凝凝土受鹽凍剝落量大幅度降低。因此建議在混凝土路橋建設(shè)時(shí)盡可能使用摻加硅灰硅酸鹽水泥，切不可使用摻有大量石灰石、礦渣、粉煤灰的水泥。