融雪劑對水泥混凝土結(jié)構(gòu)性能影響的試驗(yàn)研究

丑建斌

（甘肅省平?jīng)龉肥聵I(yè)發(fā)展中心莊浪公路段，甘肅 平?jīng)?744600）

在寒冷季節(jié)，道路結(jié)冰問題對交通運(yùn)輸和城市運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。融雪劑作為一種有效的除雪產(chǎn)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(jié)構(gòu)的接觸可能引發(fā)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，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(jī)酸鹽、冰融劑混合物等。這些融雪劑的成分差異巨大，可能會(huì)對水泥混凝土產(chǎn)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(fù)面影響，因?yàn)槁入x子可能滲透混凝土并導(dǎo)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(jī)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?yàn)樗娜芙舛雀撸梢栽诟偷臏囟认缕鹱饔谩Ｈ欢瑯哟嬖谂c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(huán)境友好型融雪劑使用有機(jī)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(huì)導(dǎo)致與氯鹽類似的銹蝕問題。有機(jī)酸鹽的融雪劑可能更適合用于保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)。不同成分的融雪劑在化學(xué)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(dǎo)致不同的影響。

2 水泥混凝土結(jié)構(gòu)性能

水泥混凝土作為建筑和基礎(chǔ)設(shè)施的重要材料，其結(jié)構(gòu)性能直接影響工程的安全和穩(wěn)定。主要包括以下指標(biāo)：①強(qiáng)度：水泥混凝土的強(qiáng)度是衡量其承載能力的重要標(biāo)志。常見的強(qiáng)度指標(biāo)包括抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)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(huán)境條件下長期使用時(shí)的性能有關(guān)。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(yīng)等，這些因素會(huì)影響混凝土的使用壽命和結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(jié)構(gòu)的變形和位移情況，關(guān)系到結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和變形控制。④疲勞性能：對于需要承受循環(huán)荷載的結(jié)構(gòu)，水泥混凝土的疲勞性能很重要。其能否在循環(huán)荷載下保持穩(wěn)定性，避免疲勞破壞，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)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(xué)反應(yīng)

融雪劑中的成分與水泥混凝土中的膠凝材料可能發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)可能導(dǎo)致產(chǎn)物的生成，從而改變混凝土的結(jié)構(gòu)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(fā)生反應(yīng)，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(jī)酸鹽可能與水泥中的鈣離子反應(yīng)，形成沉淀物，影響混凝土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

3.2 融雪劑對水泥混凝土強(qiáng)度的影響

融雪劑的使用可能對水泥混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響。部分融雪劑中的鹽類成分可能滲透進(jìn)入混凝土內(nèi)部，干擾水泥凝膠的形成過程，影響混凝土的致密性和強(qiáng)度。此外，一些融雪劑中含有化學(xué)成分，可能與水泥膠體發(fā)生反應(yīng)，破壞水泥膠體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度下降，從而影響工程結(jié)構(gòu)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(jìn)氯離子在混凝土中的擴(kuò)散，加劇混凝土的氯離子滲透性，從而導(dǎo)致混凝土的氯離子濃度升高，進(jìn)一步促使鋼筋銹蝕。此外，融雪劑中的化學(xué)物質(zhì)可能引發(fā)混凝土中的堿-骨料反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土的膨脹和開裂，降低其耐久性。

4 試驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

4.1 試驗(yàn)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(jī)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(xué)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如ASTM、GB）的混凝土配比要求，制備水泥混凝土試樣。務(wù)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(yán)格保持相同的混凝土配合比，以確保試樣之間的比較結(jié)果具有可靠性。

（3）進(jìn)行物理性能試驗(yàn)：對于已制備的水泥混凝土試樣，進(jìn)行吸水性、抗?jié)B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(zhì)量變化來評估混凝土的透水性。抗?jié)B性測試可采用水壓試驗(yàn)，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(fā)生滲透現(xiàn)象。

（4）進(jìn)行化學(xué)性能試驗(yàn)：分析制備的混凝土試樣中的化學(xué)元素含量，可采用化學(xué)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(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）等技術(shù)，觀察試樣的微觀結(jié)構(gòu)變化以及新產(chǎn)物的形成情況。這些化學(xué)性能試驗(yàn)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(xué)反應(yīng)和材料性質(zhì)的改變。

（5）進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)：對于制備的混凝土試樣，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能的全面測試。抗壓強(qiáng)度測試通常借助壓力試驗(yàn)機(jī)，在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)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(shí)，抗拉強(qiáng)度測試采用拉伸試驗(yàn)機(jī)，在標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)力下的表現(xiàn)。這些力學(xué)性能試驗(yàn)為混凝土的強(qiáng)度和耐久性提供了重要的數(shù)據(jù)，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(yīng)用場景的融雪劑，并確保混凝土結(jié)構(gòu)在寒冷天氣條件下的長期穩(wěn)定性。

4.2 實(shí)驗(yàn)樣本的選取標(biāo)準(zhǔn)和樣本制備過程

（1）選取標(biāo)準(zhǔn)：為確保試驗(yàn)的可靠性和可比性，本實(shí)驗(yàn)參考了國家或國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如美國材料和試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）以及中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB），確定了水泥混凝土試樣的尺寸、配合比等要求。選取標(biāo)準(zhǔn)可以確保試驗(yàn)過程與實(shí)際工程中的情況更加一致，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具參考價(jià)值。

（2）樣本制備：在選定標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)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(qiáng)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(zhǔn)備：首先，根據(jù)配合比的要求，計(jì)算所需的水泥量。確保按照精確的配比計(jì)算，以保證試樣的一致性和可比性。其次，準(zhǔn)備砂子和骨料。根據(jù)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(jìn)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(zhì)，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(jī)中，開始攪拌。攪拌時(shí)間根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)當(dāng)按照配合比控制，以確保混凝土的流動(dòng)性和均勻性。④繼續(xù)攪拌：在添加足夠的水后，繼續(xù)攪拌，直至混凝土達(dá)到均勻的狀態(tài)。此時(shí)混凝土應(yīng)具有適當(dāng)?shù)目伤苄裕軌蚓鶆虻靥畛淠＞摺＂莘湃肽＞撸簩⒒炷恋谷腩A(yù)先準(zhǔn)備好的模具中，輕輕震動(dòng)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(yǎng)護(hù)：將制備好的混凝土試樣放置在恒溫恒濕的環(huán)境中，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間通常為7 d，以確保混凝土的充分硬化和強(qiáng)度發(fā)展。通過嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行樣本制備，可以保證試驗(yàn)中各個(gè)試樣的一致性和可比性，從而更準(zhǔn)確地評估不同融雪劑對水泥混凝土性能的影響。

4.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置

（1）融雪劑濃度：設(shè)置不同濃度的融雪劑，如5%、10%等，以模擬不同實(shí)際使用情況。通過調(diào)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(shí)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(shí)間：將混凝土試樣浸泡在融雪劑中不同的時(shí)間段，如24 h、48 h 等，考察不同浸泡時(shí)間對混凝土性能的影響。浸泡時(shí)間的變化可以模擬不同天氣條件下的融雪劑暴露時(shí)間，從而了解其長期作用對混凝土性能的影響。

（3）實(shí)驗(yàn)組合：為了綜合考慮融雪劑種類、濃度和浸泡時(shí)間對水泥混凝土的綜合影響，需要設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)組合。例如，選取氯化鈉、氯化鈣和有機(jī)酸鹽作為融雪劑，按照標(biāo)準(zhǔn)配比制備混凝土試樣，分別以5%、10%的濃度進(jìn)行浸泡處理，分別浸泡24 h 和48 h，共設(shè)置6 個(gè)實(shí)驗(yàn)組合。具體實(shí)驗(yàn)組合如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)組合

在每個(gè)實(shí)驗(yàn)組合中，分別對試樣進(jìn)行吸水性、抗?jié)B性、抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等性能指標(biāo)的測試以及化學(xué)分析。通過對不同實(shí)驗(yàn)組合的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，可以得出關(guān)于融雪劑對水泥混凝土性能影響更為細(xì)致和全面的結(jié)論。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，獲得了不同融雪劑對水泥混凝土性能的影響數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)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(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，以揭示不同方面的性能變化規(guī)律和可能的相互作用機(jī)制。首先，通過對各項(xiàng)性能指標(biāo)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(dǎo)致的吸水性增加以及抗?jié)B性的變化可能與融雪劑中的鹽類和化學(xué)成分有關(guān)。在化學(xué)性能方面，通過分析混凝土試樣中的元素含量和新產(chǎn)物的形成情況，可以推測不同融雪劑引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)類型及程度，從而解釋性能變化的機(jī)理。進(jìn)一步，對抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能的測試揭示了融雪劑對混凝土強(qiáng)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(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置來看，不同濃度的融雪劑以及不同的浸泡時(shí)間反映了實(shí)際使用條件的多樣性。這些參數(shù)變化導(dǎo)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(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jī)制和效果。

6 結(jié)果討論與實(shí)際應(yīng)用

通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)際應(yīng)用價(jià)值。下面將結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析，探討不同融雪劑在實(shí)際應(yīng)用中可能引發(fā)的問題，并提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，以保障工程結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。首先，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一些融雪劑的使用可能導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度降低。在實(shí)際道路養(yǎng)護(hù)中，如果過度使用這些影響混凝土強(qiáng)度的融雪劑，可能會(huì)導(dǎo)致道路或其他結(jié)構(gòu)承載能力的下降，增加事故風(fēng)險(xiǎn)。為此，應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中謹(jǐn)慎選擇融雪劑種類和濃度，避免使用對混凝土強(qiáng)度影響較大的融雪劑。此外，可以考慮調(diào)整混凝土配合比，以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，從而抵消融雪劑的影響。其次，實(shí)驗(yàn)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(shí)，可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)對這一問題，可以考慮在混凝土表面施加防護(hù)層，減緩氯離子的滲透速度，同時(shí)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(guān)注融雪劑與混凝土之間的化學(xué)反應(yīng)。一些融雪劑可能與水泥中的化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。在實(shí)際工程中，需要密切監(jiān)測融雪劑使用后混凝土的化學(xué)特性，確保不會(huì)引發(fā)不可預(yù)知的化學(xué)反應(yīng)，從而損害混凝土的穩(wěn)定性和性能。

7 結(jié)語

文章通過融雪劑對水泥混凝土結(jié)構(gòu)性能影響的實(shí)驗(yàn)研究，得出以下結(jié)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(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)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(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)不同融雪劑可能引發(fā)化學(xué)反應(yīng)、影響強(qiáng)度和降低耐久性等問題。在實(shí)際應(yīng)用中，必須認(rèn)識到融雪劑不僅可以解決積雪和結(jié)冰問題，同時(shí)也可能對水泥混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生潛在影響。因此，在選擇融雪劑時(shí)，需要綜合考慮其成分、濃度以及使用方式。在設(shè)計(jì)工程時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整混凝土配合比，增強(qiáng)其抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B性。此外，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)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。