除冰鹽侵蝕環(huán)境下疏水混凝土在黑龍江橋梁工程中的應(yīng)用

尹國(guó)宏

(黑龍江省公路建設(shè)中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 疏水化合孔栓物混凝土的配合比和基本性能

1.1 原材料和配合比

水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥，由亞泰集團(tuán)哈爾濱水泥有限公司生產(chǎn)。細(xì)集料采用級(jí)配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，含泥量小于1%。粗集料采用花崗巖碎石(級(jí)配為5～10 mm)，要求表面粗糙，質(zhì)地良好，含泥量不超過(guò)1.5%，壓碎指標(biāo)為2.2%。水采用自來(lái)水。減水劑采用PCA-Ⅰ聚羧酸高性能減水劑，固含量為18%，減水率為25%。疏水化合孔栓物采用澳大利亞敏益公司的疏水化合孔栓物HPI。

混凝土強(qiáng)度等級(jí)選用C35，摻加疏水化合孔栓物HPI等量替換相同質(zhì)量的水得到需要的混凝土，配合比見(jiàn)表1。

表1 疏水化合孔栓物混凝土配合比

1.2 基本性能

(1)工作性

加入疏水化合孔栓物后，新拌混凝土的工作性得到改善，混凝土的坍落度為170 mm，初凝時(shí)間約為7 h，終凝時(shí)間約為10.5 h。

(2)抗壓強(qiáng)度

疏水化合孔栓物混凝土7 d和28 d的強(qiáng)度分別為25.8 MPa和36.1 MPa，28 d強(qiáng)度滿(mǎn)足C35混凝土的強(qiáng)度要求。

(3)吸水率

疏水化合孔栓物混凝土表面水不易滲入，并且形成水珠置于表面上。浸泡0.5 h、1 h和2 h，齡期28 d其吸水率0.83%、1.03%和1.28%。

(4)抗氯離子滲透性

抗氯離子滲透性采用電通量法進(jìn)行測(cè)量，疏水化合孔栓物混凝土7 d和28 d的電通量分別為682C和575C。

2 疏水化合孔栓物混凝土的抗鹽凍性能

為了考察疏水化合孔栓物混凝土在除冰鹽環(huán)境下的耐久性，本試驗(yàn)開(kāi)展氯鹽、硫酸鹽、氯鹽與硫酸鹽混合和凍融循環(huán)組合的研究。疏水化合孔栓物混凝土的鹽凍試驗(yàn)參照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB T 50082-2009)進(jìn)行，鹽凍循環(huán)次數(shù)分別為50、100、150和200次，分別考慮NaCl鹽溶液、Na2SO4鹽溶液、NaCl和Na2SO4混合鹽溶液對(duì)其質(zhì)量和強(qiáng)度的影響，鹽濃度為10%。

2.1 鹽溶液環(huán)境下凍融對(duì)質(zhì)量的影響

(1)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2列出了試件在10%NaCl、10%Na2SO4和10%NaCl和Na2SO4組合鹽溶液中經(jīng)過(guò)不同凍融循環(huán)次數(shù)的質(zhì)量變化結(jié)果。

表2 混凝土質(zhì)量測(cè)試結(jié)果(g)

(2)試驗(yàn)結(jié)果分析

圖1為普通混凝土和疏水化合孔栓物混凝土在不同鹽溶液中質(zhì)量損失率隨凍融循環(huán)次數(shù)增加的變化趨勢(shì)圖。

圖1 不同鹽溶液質(zhì)量損失率變化趨勢(shì)

從表2和圖1中可以看出，疏水化合孔栓物混凝土的質(zhì)量損失明顯小于普通混凝土的質(zhì)量損失。在不同鹽溶液影響下，經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)后，質(zhì)量呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，質(zhì)量表現(xiàn)為逐漸減小的趨勢(shì)，質(zhì)量損失率表現(xiàn)為逐漸增大的趨勢(shì)。不同鹽溶液作用下試件的質(zhì)量損失率也不相同，經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)后，NaCl鹽溶液中的試件質(zhì)量損失率最大，NaCl和Na2SO4組合鹽溶液中的試件質(zhì)量損失率居中，Na2SO4鹽溶液中的試件質(zhì)量損失率最小。

2.2 鹽溶液環(huán)境下凍融對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

(1)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3列出了試件在10%NaCl、10%Na2SO4和10%NaCl和Na2SO4組合鹽溶液中經(jīng)過(guò)不同凍融循環(huán)次數(shù)的抗壓強(qiáng)度變化結(jié)果。

表3 混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果(MPa)

(2)試驗(yàn)結(jié)果分析

圖2為普通混凝土和疏水化合孔栓物混凝土在不同鹽溶液中抗壓強(qiáng)度損失率隨凍融循環(huán)次數(shù)增加的變化趨勢(shì)圖。

圖2 不同鹽溶液強(qiáng)度損失率變化趨勢(shì)

從表3和圖2中可以看出，疏水化合孔栓物混凝土的強(qiáng)度損失明顯小于普通混凝土的強(qiáng)度損失。在不同鹽溶液影響下，經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)后，抗壓強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，抗壓強(qiáng)度總體上表現(xiàn)為逐漸減小的趨勢(shì)，抗壓強(qiáng)度損失率總體上表現(xiàn)為逐漸增大的趨勢(shì)。不同鹽溶液作用下試件的抗壓強(qiáng)度損失率也不相同，經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)后，NaCl鹽溶液、NaCl和Na2SO4組合鹽溶液中的試件抗壓強(qiáng)度損失率較大，Na2SO4鹽溶液中的試件抗壓強(qiáng)度損失率較小。

3 工程應(yīng)用

3.1 橋梁概況

黑龍江某分離立交橋跨徑布置為20 m+32 m+20 m。該橋上部結(jié)構(gòu)鋼箱連續(xù)梁橋，下部結(jié)構(gòu)采用實(shí)體花瓶型橋墩，框架式橋臺(tái)。

該分離立交橋處于我國(guó)北方寒冷地區(qū)，冬季橋面一般需要灑除冰鹽輔助除雪除冰，除冰鹽會(huì)對(duì)護(hù)欄底座等部位混凝土產(chǎn)生腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的安全耐久性。因此，需要對(duì)以上部位混凝土進(jìn)行防腐處理。

3.2 應(yīng)用效果驗(yàn)證

疏水化合孔栓物混凝土替代普通混凝土澆筑護(hù)欄底座，經(jīng)過(guò)2兩個(gè)冬季的使用，而且冬季采用除冰鹽清除冰雪，兩年后混凝土未發(fā)生凍害破損現(xiàn)象，其具有良好的抗鹽凍能力，疏水化合孔栓物混凝土能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)疏水化合孔栓物混凝土開(kāi)展了不同鹽溶液作用下的凍融循環(huán)試驗(yàn)，并將其應(yīng)用到黑龍江橋梁工程的護(hù)欄混凝土中，與普通混凝土相比，疏水化合孔栓物混凝土的質(zhì)量損失和抗壓強(qiáng)度損失明顯小于普通混凝土的質(zhì)量損失和抗壓強(qiáng)度損失，疏水化合孔栓物混凝土的抗鹽凍能力較強(qiáng)，將其應(yīng)用到實(shí)際工程中，實(shí)橋護(hù)欄混凝土經(jīng)過(guò)2個(gè)冬季除冰鹽環(huán)境的侵蝕，未發(fā)生凍害破損現(xiàn)象，表明疏水化合孔栓物混凝土使用效果較好。疏水化合孔栓物混凝土在黑龍江橋梁工程中的應(yīng)用為其在寒冷地區(qū)的應(yīng)用提供了技術(shù)參考。