行业科技成果看点 当前位置:首页 > 行业科技成果看点
关于提高水泥混凝土路面抗盐冻性措施的探讨 点击: 1052 次 来源:admin 时间:2016/12/2

摘要:从物理和化学角度分析了水泥混凝土路面受除冰盐侵蚀破坏的机理 ,指出目前常用的提高混凝土抗盐冻性的技术措施存在较大的局限性,提出混凝土表层处理技术和能量转换技术在提高混凝土抗盐冻性上有广阔的应用前景 。
关键词:水泥混凝土路面;抗盐冻性;措施
中图分类号:U419 文献标识码:B 文章编号:1673-6052(2009)11-0032-03

公路建设高速发展的同时,路面的病害问题也逐渐暴露出来,特别是受不利的气候条件影响 ,公路冬季经常积雪、结冰 ,在保通的过程中 ,常常被迫大量使用除冰盐 、融雪剂 ,造成路面大面积严重剥蚀。

除冰盐作为一把“双刃剑”,在快速融冰化雪的同时也对路面造成了极大的腐蚀性 ,使其成为长期困扰工程界的一个问题 ,给社会造成了巨额经济损失。

因此 ,如何提高交通部队道路施工中新老混凝土路面的抗盐冻性,将有利于延长道路寿命、节约资金、保护环境,意义重大。

水泥混凝土路面受除冰盐侵蚀破坏机理美国混凝土学会201委员会认为除冰盐对混凝土路面的破坏既有物理原因也有化学原因。

物理侵蚀作用机理目前提出的混凝土冻融破坏机理有多种,具有代表性的是渗透压假说。混凝土中的水结冰之后土不断增长的需求,同时实现低污染回收利用废旧轮胎,应用前景远大。

室内的初步试验,表明橡胶粉能同时显着改善沥青混合料的高温稳定性、抗水损坏性能和低温性能,后鸡线近年的交通考验也表明了橡胶粉对孔溶液部分的盐浓度增大,与环境形成盐浓度差而产生一个渗透压。渗透压促使水由环境向混凝土内部渗透,混凝土饱水程度提高,结冰压力增加,加剧了混凝土的受冻破坏。同时,因盐的作用而产生的过冷水最终在毛细孔中结冰而产生内应力,以及混凝土表面和内部之间的盐浓度梯度使混凝土受冻时因分层结冰而产生应力差等,都使破坏力增加,导致混凝土层层剥落。

化学侵蚀作用机理尽管剥落是混凝土受冻破坏的重要现象,但在非冻的情况下仍能观察到混凝土的破坏,这是破坏过程中化学反应破坏机制的作用, 长期暴露于溶液中的水泥砂浆体,其成分中不溶于水的与NAACP反应 ,生成溶于水的NaOH和被侵蚀。化学反应如下式→沥青混合料综合性能的提高。

橡胶粉的施工工作性很好,施工温度的要求不超过其他改性沥青,运卸铺离析减少,施工工艺只须在现有机械设备基础上稍作调整,技术指标和手段需要少量的补充。

被侵蚀后,混凝土空隙变大,使结冰量增加,从而加剧了混凝土剥蚀破坏。另外形成的强碱NaOH与混凝土中的活性集料,在盐的协同作用下发生碱集料反应,生成了强度较低、与粗细集料间粘结较弱的膨胀性盐,因而会加剧混凝土表面剥蚀形成的复盐集中在表层造成混凝土“外胀内缩”引起表面层剥落。

提高水泥混凝土路面抗盐冻性措施的问题分析现阶段用于提高水泥混凝土路面抗盐冻性的措施较多,最常用的可归纳为两类,一是改善混凝土道路排水性,二是提高混凝土的自防水能力。但都分别存在一些问题。

改善混凝土道路排水性改善混凝土路面的排水性,将融化的雪水迅速排除能有利于减少除冰盐的侵蚀。路面排水一般有:路面表面排水和路面结构内部排水。一般表面排水采用路面横坡、边沟、泄水孔、排水管等方式,能将路面水及时排除。路面结构内排水用于排除路面结构内部滞水。

排水技术的提高从宏观上可以排除路面积水减轻冻害。但对较寒冷地区,温度较低,融化的雪水极易渗入缝隙中再次结冰,继续对路面造成损害,因此,路面排水能力的提高只是路面抗盐冻措施的必备课,对改善路面盐冻破坏效果甚微。

提高混凝土自防水能力该途径是通过降低W/B或内掺添加剂改善混凝土内部结构来提高混凝土内部自防水能力,降低水及溶于水中的腐蚀性离子在混凝土中的传输,从而提高混凝土抗盐冻性的措施,主要用于新修混凝土路面。常用方法如降低水灰比,提高混凝土密实度;掺入引气剂,改善混凝土孔隙结构,缓解冰的膨胀压力;掺入矿物掺合料,降低混凝土中含量等。

由于混凝土耐盐冻主要受混凝土中的饱水盐)程度及受冻温度影响,通过提高密实度改善抗盐冻性在工程界并未得到专家们的一致认同;掺入引气剂对改善混凝土的抗盐冻性有一定的作用,若引气剂含量增大混凝土的强度及耐磨性会降低,而强度及耐磨性恰恰是水泥混凝土道路设计的重要指标 ;矿物掺合料的利用符合节能利废可持续发展的战略方针,一直受到政府和专家的推崇,但掺量过大,影响混凝土早期临界抗冻受拉强度,例如,粉煤灰与矿渣对混凝土的开裂性能作用最佳掺量分别为和40%,但当掺量分别超过60%和50%时,其开裂性能又迅速下降[7]。因此,采用降低水灰比 、掺入引气剂、掺入矿物掺合料等方法虽然在提高混凝土抗盐冻性方面有所作为,但是存在较多矛盾,容易顾此失彼。

有效提高水泥混凝土路面抗盐冻性措施的探讨介于常用的提高水泥混凝土路面抗盐冻性的措施均存在较多问题,不能有效解决水泥混凝土路面盐冻破坏问题,提高水泥混凝土路面抗盐冻措施应另辟蹊径。

有机硅防水材料的应用有机硅防水材料具有优良的耐高低温、耐候、耐水、耐各种气体、耐臭氧和耐紫外线降解等性能,是一种理想的防水材料。

于1996年就发表了第一篇利用有机硅浸渍剂表层处理混凝土提高混凝土结构桥耐久性的文献,有关利用混凝土表层处理技术提高混凝土耐久性在世界各地展开了大量的科学研究。

李中华等人参照CDF混凝土抗盐冻试验方法用自行配置的有机硅防水涂料、添加引气剂及矿物掺合料、减小水灰比三种措施对混凝土进行处理,涂刷有机硅防水涂料的混凝土抗除冰盐性能明显优于其他两种措施[10]。

有关表层处理技术提高混凝土抗盐冻性早在世纪末就有学者进行了针对性的研究。目前在国内外,有机硅涂料主要用于桥梁 、隧道、水工、海工等工程的防水、抗渗及钢筋阻锈上,并取得了良好的效果。在我国混凝土耐久性研究应用领域引起很大震动的是2005年12月10日在中国杭州混凝土结构耐久性科技论坛上,德国瓦克公司介绍的硅烷浸渍技术,此后,国内开始了大量的研究,武警交通部队在沿海地区桥梁工程中也进行了试用,取得了较好效果。

有机硅防水材料用于提高混凝土路桥的抗盐冻性主要是将有机硅表层处理剂涂到混凝土表面形成一层持久性拒水薄膜,来降低水及溶于水中的腐蚀性离子在混凝土中的传输,达到提高混凝土的抗盐冻性的目的。但现阶段研究主要都是针对防护高速公路高架桥的桥墩等受海洋氯化物导致的钢筋侵蚀,没有在道路施工中推广。究其原因,一是采用有机硅处理的混凝土短期具有优异的斥水性,但对渗透性差,形成的防水膜过薄,而道路混凝土磨损较多,要求防水材料具有较好的耐磨性;二是现阶段,经有机硅防水剂处理的混凝土防滑性还不能满足路用要求。因此,合成一种渗透性强、耐磨、防滑、经济性较好的道路专用有机硅防水剂在提高道路抗盐冻性上将有较大发展前景。

能量转换的利用由于除冰盐的使用始终会涉及化学腐蚀问题用量越多,造成的危害越大。近年来,美、英、加拿大等发达国家尝试利用导电类的物质,使路面具有电能转换为热能的能力,提高混凝土自身温度,减少除冰盐的使用,从而提高其抗盐冻性。这一技术的应用,不但有助于冬季道路畅通和行车安全,而且还将消除除冰盐的使用及除冰盐给混凝土结构和环境所带来的负面效应,能彻底解决混凝土路面盐冻破坏问题。加拿大的Xie Ping、J. J.Beaudo in等认为导电混凝土材料同时具有高的力学性能和好的导电性[14],并对导电混凝土用于路面融雪化冰的有效性进行了研究。此外,随着太阳能利用技术的不断开发 ,通过对太阳能的利用提高路面温度的方法也在不断的探索之中,在瑞士、芬兰等国有所开展。但由于通过类似方法提高路面抗盐冻性的方法成本较高,技术要求较为苛刻,现阶段还不能推广使用。

通过类似能量转换提高混凝土温度,促进冰雪融化,能从根源上解决混凝土耐盐冻问题,在今后的研究中如能解决成本和技术问题,将此种方法推广应用,将有重要意义 。

结论采取有效的抗盐冻措施,提高混凝土路面的抗盐冻性,已经成为目前工程界的热门课题,本文通过分析现有提高道路混凝土抗盐冻性的措施存在的问题,提出在道路设计、施工中应用有机硅防水材料和能量转换技术有利于提高道路混凝土的抗盐冻性具有较大发展前景;同时通过对技术研究现状和发展趋势的分析,提出今后研究应当解决的技术关键。

,

网站首页 | 关于我们 | 产品介绍 | 成功案例 | 新闻中心 | 联系我们
北京立高立德工程技术有限公司 版权所有 LIGAOLIDE company All Rights Reserved