融雪劑對水泥混凝土結構性能影響的試驗研究

丑建斌

（甘肅省平涼公路事業發展中心莊浪公路段，甘肅 平涼 744600）

在寒冷季節，道路結冰問題對交通運輸和城市運行產生嚴重影響。融雪劑作為一種有效的除雪產品，可以迅速融化道路上的冰雪，提高交通安全。然而，融雪劑與水泥混凝土結構的接觸可能引發一系列復雜的化學反應，從而影響水泥混凝土的性能。

1 融雪劑的種類和成分

融雪劑的種類多種多樣，常見的包括氯化鈉、氯化鈣、有機酸鹽、冰融劑混合物等。這些融雪劑的成分差異巨大，可能會對水泥混凝土產生不同程度的影響。例如，氯化鈉是最常見的融雪劑之一，通常用于道路和人行道除冰。其主要成分是氯和鈉。然而，氯化鈉在一些情況下可能對水泥混凝土有負面影響，因為氯離子可能滲透混凝土并導致鋼筋銹蝕，從而損害混凝土的耐久性。氯化鈣也是一種常見的無機融雪劑，其主要成分是氯和鈣。氯化鈣相對于氯化鈉來說更有效，因為它的溶解度更高，可以在更低的溫度下起作用。然而，同樣存在與氯化鈉相似的問題，即可能引起混凝土的氯離子滲透。一些環境友好型融雪劑使用有機酸鹽，如乙酸鹽或檸檬酸鹽，這些成分通常對混凝土更溫和，不會導致與氯鹽類似的銹蝕問題。有機酸鹽的融雪劑可能更適合用于保護混凝土結構。不同成分的融雪劑在化學特性、溶解度、滲透性等方面存在差異，因此其與水泥混凝土的相互作用可能導致不同的影響。

2 水泥混凝土結構性能

水泥混凝土作為建筑和基礎設施的重要材料，其結構性能直接影響工程的安全和穩定。主要包括以下指標：①強度：水泥混凝土的強度是衡量其承載能力的重要標志。常見的強度指標包括抗壓強度和抗拉強度，它們決定了混凝土在受力下的變形和破壞特性。②耐久性：水泥混凝土的耐久性與其在惡劣環境條件下長期使用時的性能有關。主要考慮的因素包括抗氯離子滲透性、抗硫酸鹽侵蝕性、抗堿-骨料反應等，這些因素會影響混凝土的使用壽命和結構穩定性。③變形性能：水泥混凝土在受力下的變形特性直接影響工程結構的變形和位移情況，關系到結構的整體穩定性和變形控制。④疲勞性能：對于需要承受循環荷載的結構，水泥混凝土的疲勞性能很重要。其能否在循環荷載下保持穩定性，避免疲勞破壞，直接關系到結構的使用壽命。

3 融雪劑對水泥混凝土性能的影響

3.1 融雪劑與水泥混凝土接觸后可能引起的化學反應

融雪劑中的成分與水泥混凝土中的膠凝材料可能發生復雜的化學反應。這些反應可能導致產物的生成，從而改變混凝土的結構和性能。例如，一些融雪劑中含有氯離子，這些氯離子可能與水泥中的硫酸鈣發生反應，形成易溶性的鈣氯化物，從而增加混凝土的氯離子含量，加速氯離子滲透，降低混凝土的耐久性。此外，一些有機酸鹽可能與水泥中的鈣離子反應，形成沉淀物，影響混凝土的強度和穩定性。

3.2 融雪劑對水泥混凝土強度的影響

融雪劑的使用可能對水泥混凝土的強度產生影響。部分融雪劑中的鹽類成分可能滲透進入混凝土內部，干擾水泥凝膠的形成過程，影響混凝土的致密性和強度。此外，一些融雪劑中含有化學成分，可能與水泥膠體發生反應，破壞水泥膠體結構，導致混凝土的抗壓強度和抗拉強度下降，從而影響工程結構的承載能力。

3.3 融雪劑對水泥混凝土耐久性的影響

融雪劑可能加速水泥混凝土的氯離子滲透，成為影響混凝土耐久性的重要因素之一。融雪劑中的氯化物可以促進氯離子在混凝土中的擴散，加劇混凝土的氯離子滲透性，從而導致混凝土的氯離子濃度升高，進一步促使鋼筋銹蝕。此外，融雪劑中的化學物質可能引發混凝土中的堿-骨料反應，導致混凝土的膨脹和開裂，降低其耐久性。

4 試驗方法和實驗設計

4.1 試驗的具體方法和步驟

（1）選取不同種類和成分的融雪劑：從廣泛使用的融雪劑中，如氯化鈉、氯化鈣、有機酸鹽等，挑選具有代表性的種類。這些融雪劑代表了不同的化學成分和特性，旨在深入研究它們對水泥混凝土性能的影響。

（2）制備水泥混凝土試樣：依照國家或國際相關標準（如ASTM、GB）的混凝土配比要求，制備水泥混凝土試樣。務必確保原材料的精確配比，攪拌均勻，以確保獲得一致性和可比性的試樣。在制備過程中，必須嚴格保持相同的混凝土配合比，以確保試樣之間的比較結果具有可靠性。

（3）進行物理性能試驗：對于已制備的水泥混凝土試樣，進行吸水性、抗滲性等物理性能的測試。吸水性測試可通過將試樣浸泡后測量質量變化來評估混凝土的透水性。抗滲性測試可采用水壓試驗，通過施加壓力來模擬混凝土所承受的滲透壓力，觀察是否發生滲透現象。

（4）進行化學性能試驗：分析制備的混凝土試樣中的化學元素含量，可采用化學分析方法，如X 射線熒光光譜（XRF），以測定試樣中的元素含量。此外，還可以運用掃描電子顯微鏡（SEM）等技術，觀察試樣的微觀結構變化以及新產物的形成情況。這些化學性能試驗有助于深入了解融雪劑對水泥混凝土性能的影響，包括可能的化學反應和材料性質的改變。

（5）進行力學性能試驗：對于制備的混凝土試樣，進行抗壓強度、抗拉強度等力學性能的全面測試。抗壓強度測試通常借助壓力試驗機，在規定的標準環境條件下施加加載，記錄并分析最大承載力，以評估混凝土的抗壓性能。同時，抗拉強度測試采用拉伸試驗機，在標準測試條件下施加拉伸力，以評估混凝土的抗拉性能，這有助于了解混凝土在拉伸應力下的表現。這些力學性能試驗為混凝土的強度和耐久性提供了重要的數據，有助于確定融雪劑對混凝土性能的潛在影響。通過對比不同種類和成分的融雪劑對混凝土的影響，可以更好地選擇適用于特定應用場景的融雪劑，并確保混凝土結構在寒冷天氣條件下的長期穩定性。

4.2 實驗樣本的選取標準和樣本制備過程

（1）選取標準：為確保試驗的可靠性和可比性，本實驗參考了國家或國際相關標準，如美國材料和試驗協會（ASTM）以及中國國家標準（GB），確定了水泥混凝土試樣的尺寸、配合比等要求。選取標準可以確保試驗過程與實際工程中的情況更加一致，使得實驗結果更具參考價值。

（2）樣本制備：在選定標準的指導下，按照特定的配合比和要求，制備水泥混凝土試樣。以典型的C30（抗壓強度為30 MPa）為例，按照1∶2∶3 的水泥、砂子和骨料的配合比，具體步驟如下：①材料準備：首先，根據配合比的要求，計算所需的水泥量。確保按照精確的配比計算，以保證試樣的一致性和可比性。其次，準備砂子和骨料。根據配合比中砂子和骨料的比例，選擇合適的砂子和骨料。為了確保試樣的均勻性，進行篩分是必要的。通過篩分，可以排除顆粒過大或過小的雜質，使得砂子和骨料的顆粒分布更加均勻。②混合材料：將水泥、砂子和骨料放入混凝土攪拌機中，開始攪拌。攪拌時間根據標準要求，通常為2～3 min。③添加水：在攪拌的過程中，逐漸加入適量的清水。水的添加量應當按照配合比控制，以確保混凝土的流動性和均勻性。④繼續攪拌：在添加足夠的水后，繼續攪拌，直至混凝土達到均勻的狀態。此時混凝土應具有適當的可塑性，能夠均勻地填充模具。⑤放入模具：將混凝土倒入預先準備好的模具中，輕輕震動以排除氣泡，并使混凝土充分填滿模具。⑥平整表面：用刮刀等工具將混凝土表面平整，確保試樣的表面平整光滑。⑦養護：將制備好的混凝土試樣放置在恒溫恒濕的環境中，進行養護。養護時間通常為7 d，以確保混凝土的充分硬化和強度發展。通過嚴格按照標準的要求進行樣本制備，可以保證試驗中各個試樣的一致性和可比性，從而更準確地評估不同融雪劑對水泥混凝土性能的影響。

4.3 實驗參數的設置

（1）融雪劑濃度：設置不同濃度的融雪劑，如5%、10%等，以模擬不同實際使用情況。通過調整融雪劑濃度，可以觀察到不同濃度對水泥混凝土性能的影響程度。較低濃度可能更接近實際使用情況，而較高濃度則有助于揭示融雪劑對混凝土性能的潛在影響。

（2）浸泡時間：將混凝土試樣浸泡在融雪劑中不同的時間段，如24 h、48 h 等，考察不同浸泡時間對混凝土性能的影響。浸泡時間的變化可以模擬不同天氣條件下的融雪劑暴露時間，從而了解其長期作用對混凝土性能的影響。

（3）實驗組合：為了綜合考慮融雪劑種類、濃度和浸泡時間對水泥混凝土的綜合影響，需要設計不同的實驗組合。例如，選取氯化鈉、氯化鈣和有機酸鹽作為融雪劑，按照標準配比制備混凝土試樣，分別以5%、10%的濃度進行浸泡處理，分別浸泡24 h 和48 h，共設置6 個實驗組合。具體實驗組合如表1。

表1 實驗組合

在每個實驗組合中，分別對試樣進行吸水性、抗滲性、抗壓強度和抗拉強度等性能指標的測試以及化學分析。通過對不同實驗組合的數據進行比較和分析，可以得出關于融雪劑對水泥混凝土性能影響更為細致和全面的結論。

5 實驗結果與分析

經過實驗，獲得了不同融雪劑對水泥混凝土性能的影響數據，這些數據提供了深入理解融雪劑與水泥混凝土相互作用的洞察。下面對實驗結果進行分析，以揭示不同方面的性能變化規律和可能的相互作用機制。首先，通過對各項性能指標的測定，可以觀察到不同融雪劑處理后的混凝土性能存在明顯差異。在物理性能方面，融雪劑處理導致的吸水性增加以及抗滲性的變化可能與融雪劑中的鹽類和化學成分有關。在化學性能方面，通過分析混凝土試樣中的元素含量和新產物的形成情況，可以推測不同融雪劑引發的化學反應類型及程度，從而解釋性能變化的機理。進一步，對抗壓強度和抗拉強度等力學性能的測試揭示了融雪劑對混凝土強度的影響，有助于理解融雪劑對混凝土承載能力的影響。從實驗參數的設置來看，不同濃度的融雪劑以及不同的浸泡時間反映了實際使用條件的多樣性。這些參數變化導致了不同程度的性能變化，從而可定量地評估融雪劑對水泥混凝土性能的影響程度。這種系統性的實驗設計使人們能夠更加全面地了解不同融雪劑對混凝土的作用機制和效果。

6 結果討論與實際應用

通過對實驗結果的分析，能夠更深入地了解不同融雪劑對水泥混凝土性能的影響。這些洞察不僅有助于理論研究的深化，還具有重要的實際應用價值。下面將結合實驗結果和分析，探討不同融雪劑在實際應用中可能引發的問題，并提出相應的應對措施，以保障工程結構的安全性和耐久性。首先，根據實驗結果，一些融雪劑的使用可能導致混凝土的強度降低。在實際道路養護中，如果過度使用這些影響混凝土強度的融雪劑，可能會導致道路或其他結構承載能力的下降，增加事故風險。為此，應在實際應用中謹慎選擇融雪劑種類和濃度，避免使用對混凝土強度影響較大的融雪劑。此外，可以考慮調整混凝土配合比，以提高混凝土的抗壓強度，從而抵消融雪劑的影響。其次，實驗表明融雪劑可能加速混凝土的氯離子滲透，影響混凝土的耐久性。在冬季，道路上使用融雪劑時，可能導致混凝土結構的氯離子滲透速度加快，增加混凝土的氯離子濃度，從而加劇鋼筋銹蝕和混凝土的耐久性問題。為應對這一問題，可以考慮在混凝土表面施加防護層，減緩氯離子的滲透速度，同時選用對混凝土耐久性影響較小的融雪劑種類，或在融雪劑中加入一些耐久性改良劑，以降低其不良影響。最后，關注融雪劑與混凝土之間的化學反應。一些融雪劑可能與水泥中的化學成分發生反應，導致混凝土的化學性質發生變化。在實際工程中，需要密切監測融雪劑使用后混凝土的化學特性，確保不會引發不可預知的化學反應，從而損害混凝土的穩定性和性能。

7 結語

文章通過融雪劑對水泥混凝土結構性能影響的實驗研究，得出以下結論：不同種類和成分的融雪劑對水泥混凝土的影響程度各異，工程設計和實際應用中應充分考慮融雪劑的選擇和使用方式，以減少其對水泥混凝土結構性能的不利影響。通過對融雪劑與水泥混凝土相互作用的深入研究，發現不同融雪劑可能引發化學反應、影響強度和降低耐久性等問題。在實際應用中，必須認識到融雪劑不僅可以解決積雪和結冰問題，同時也可能對水泥混凝土結構產生潛在影響。因此，在選擇融雪劑時，需要綜合考慮其成分、濃度以及使用方式。在設計工程時，應根據實際情況調整混凝土配合比，增強其抗壓強度和抗滲性。此外，采取適當的防護措施，如表面涂層、耐久性改良劑等，可以有效減緩融雪劑對混凝土的影響。