氯鹽對混凝土路面磚表面抗凍性的影響

回志峰 由世寬（遼寧省產品質量監督檢驗院，遼寧 沈陽 110000）

我國嚴寒地區、寒冷地區占國土面積半數以上。冬季雪天，為了除冰雪保證路面暢通，使用除冰鹽或融雪劑。它會給混凝土路面及混凝土路面磚造成鹽凍破壞，在我國很多地區出現了由于不抗鹽凍的混凝土路面磚大量破損現象。

融雪劑的種類繁多，主要有氯鹽型和非氯鹽型。到目前為止由于氯鹽類融雪劑融化冰雪效果較好，價格便宜，多數國家仍主要使用氯鹽類融雪劑[1]。本文主要討論不同濃度的氯化鈉溶液對混凝土路面磚表面抗凍性的影響。

1 原材料及實驗方法

1.1 原材料

本試驗所用混凝土路面磚：本實驗所選用的路面磚來自于遼寧、上海、昆山等省市共4組試樣。

表1 不同濃度的氯化鈉溶液對混凝土路面磚表面抗凍性的影響

氯鹽：氯化鈉（化學級）。

1.2 實驗儀器設備

實驗主要儀器設備：JA2003N電子天平；BM-Ⅲ高低溫試驗機；NLD-101電熱鼓風干燥箱。

2 實驗方案

將氯化鈉（化學級）按質量比1%、3%、5%加入水中混合均勻備用。每組試件5塊，測量試件邊長，精確至1mm，將混凝土路面磚表面清理干凈，表面向下放入容器中，調整支架高度距離容器底部20mm。分別將1%、3%、5%的氯化鈉溶液注入容器中，液面高度為距磚下表面10mm處。冷凍溫度-20℃，恒溫7h，取出在10℃～30℃空氣中融化4h，如此為一個循環，共進行28次。試驗結束后，用清水清洗試件表面及殘渣，并放置于105℃±2℃的干燥箱中烘干至恒重，稱量殘渣質量，計算單位面積質量損失。

3 實驗結果

不同濃度的氯化鈉溶液對混凝土路面磚表面抗凍性的影響測試結果見表1。

隨著氯化鈉溶液濃度的增加，混凝土路面磚表面剝落量變化趨勢如圖1所示。

4 實驗結果分析

通過表1和圖1可知，所選擇的4組試驗樣品經過28d鹽凍后，表面剝落量隨氯化鈉溶液濃度的增加而變大。最小增加0.56倍，而最大增加2.9倍。氯化鈉溶液濃度一定的情況下，隨著試件24h吸水率的增加，混凝土路面磚表面剝落量隨之增大，最小值為16g/m2，最大值為1033 g/m2。

混凝土路面磚中水分結冰時產生的膨脹壓力，混凝土路面磚低溫下存在結冰的水和過冷的水，結冰的水產生體積膨脹及過冷的水發生遷移的結果。

混凝土路面磚在飽水狀態下受凍時，其破壞首先與孔隙中水結冰有關。冰的體積約比等量水的體積大9%，因此，如果混凝土路面磚中的全部孔隙都充滿水，則第一次凍融循環之后混凝土就應該破壞。而在飽水狀態下混凝土路面磚具有抵抗多次凍融循環破壞的能力，其原因在于其結構中有一定數量的孔體積不被水所充填。這樣，在凍結過程中，由于冰晶體長大的壓力作用，部分水被擠入到這些空孔中，消除了部分結晶壓力，但由于多余水分在被擠出過程中受到流動通道的阻力作用，導致滲透壓力的形成[2]。

由于混凝土路面磚處于過冷水環境中，破壞會從表面向內部擴展，首先反映在混凝土表面砂漿層剝落，集料外漏，孔隙增大，表面吸水率提高。鹽溶液的加入，使混凝土表面形成不同濃度的飽和狀態，從而產生梯度結晶應力，逐層迫害混凝土路面磚表面結構，剝落量也不斷增加。

氯化鈉溶液濃度增加，導致飽和時濃度越高，表面吸水率變大，孔隙中的飽和水結晶時產生的結晶壓力也就越大，表面破壞也越嚴重。

5 控制方法

1）控制集料的級配，選用合適的砂率使混凝土路面磚的結構達到最大密實度，提高水泥質量，提高混凝土路面磚強度。

2）控制水灰比，隨著水灰比的增加，結構中孔隙率也會變大，凍融過程中產生的結晶壓力越大，破壞也較為嚴重。

3）提高成型設備質量，增大壓力值，從物理方面增大混凝土路面磚的密實度。

6 結 語

1）通過試驗可知隨氯化鈉溶液濃度的增加，混凝土路面磚表面剝落量也隨之增加。

2）相同氯化鈉溶液條件下，混凝土路面磚的表面剝落量隨吸水率的增加而增大。

[1]洪乃豐.氯鹽類融雪劑的腐蝕危害與試驗方法的討論[J].工業建筑，2006.10: 61.

[2]張巨松. 混凝土學[M].哈爾濱工業大學出版社，2011.