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摘 要：基于交通安全和高效的核心理念，胶东半岛冬季公路运营中通常采用铺撒除冰盐型融雪剂进行融冰除雪，由此带来了盖板、护栏等水泥混凝土结构物的盐冻损坏病害，直接导致钢筋混凝土结构耐久性退化。本文从保障混凝土结构物基本功能与力学性能前提下，主要对边沟盖板进行了抗融雪剂腐蚀性能研究，通过冻融性能试验，进一步优化了混凝土施工配合比，有效提高了抗腐蚀性能，对降低全寿命周期成本具有显著推广意义。
关键词：水泥混凝土;融雪剂;抗腐蚀;研究
中图分类号：U416.216 文献标识码：A
1 项目概况
文登至莱阳公路工程（以下简称“文莱高速”）是山东省高速公路网“九纵五横一环七射多连”中“连三”的重要组成部分，项目起自威海市文登区，东接G18荣乌高速（荣成至文登段），途径威海文登、乳山，烟台海阳、莱阳四个县市区的14个乡镇，终点止于烟台莱阳市，西与S16荣潍高速（潍坊至莱阳段）对接。
项目所在区域烟台、威海为山东省北部胶东半岛的重要沿海城市，具有显著的海洋性气候特点，冬季受强大蒙古高压控制，不断有冷空气爆发南下，气候干燥寒冷，多偏北风，持续时间长，且易受暴雪侵袭，两市素有“雪窝”之称。
2 融雪剂对混凝土结构物的腐蚀机理
胶东地区冬季降雪天气频繁，路面由于积雪结冰而湿滑，撒布融雪剂则是最主要的融冰除雪方式。融雪剂主要分为氯盐类和非氯盐类两种类型。目前，国内外大量应用的依然是氯盐类融雪剂。氯盐通过裂缝等渗透到混凝土中，对混凝土有一定的破坏作用，如盐结晶腐蚀、加速冻融破坏[1]、刺激碱集料反应等，而且当氯离子到达钢筋表面并超过一定量时，原处于钝化状态的钢筋就会活化、腐蚀、膨胀，使混凝土保护层发生顺钢筋开裂、脱落的现象，导致构件或结构承载力下降或丧失。受海洋环境及冬季融雪剂等因素影响，混凝土结构物不可避免地发生不同程度的损伤、破坏。在水泥混凝土所有耐久性失效问题中，盐冻剥蚀破坏最为迅速，其中边沟盖板（C30钢筋混凝土结构）由于是清理积雪和融雪剂混合的主要集中区域，融雪剂腐蚀问题突出，造成边沟盖板表面剥落、钢筋外露，盖板的表观形态恶化，同时对驶入路侧的失控车辆也存在一些安全隐患。
3 边沟盖板抗氯盐类融雪剂腐蚀性能研究
在混凝土施工过程中，为提高其外观质量，经常会掺配15%～20%比例的粉煤灰，水胶比控制在0.38～0.40，因其具有火山灰活性，受扩散控制的溶解反应影响早期粉煤灰微珠表面溶解，反应生成物沉淀在颗粒的表面上，后期钙离子继续通过表层和沉淀的水化产物层向芯部扩散。大部分水化产物开始以凝胶状出现，不断进行的火山灰反应使粉煤灰混凝土的孔结构进一步优化，使混凝土更加致密，從而切断了混凝土渗水的通道，混凝土的后期强度和耐久性得到进一步提高。
为进一步解决边沟盖板受低温冻结损坏、融雪剂腐蚀损坏[2]等实际工程问题，本文对文莱高速各合同段混凝土配合比进行了调研分析，并对不同掺量的粉煤灰对混凝土结构物的性能影响进行了试验验证，通过冻融循环试验，研究了抗融雪剂腐蚀型边沟盖板混凝土合理的粉煤灰掺量与优化的配合比。
混凝土抗冻性能是指其承受多次冻融循环作用而不产生疲劳破坏的能力，前提是混凝土孔结构含水量应当超过临界值，即达到饱和状态，抵抗冻融破坏的能力体现在混凝土本身能否下降过快或发生大的改变，外观不产生大的剥落损伤。为此现场制作了8组试件（养护达到28天龄期，粉煤灰掺量在20%～25%之间不等）在实验室开展了50～200次的冻融循环试验观测，测定了N次冻融循环后试件的质量损失率与试件相对动弹模量，其中试件相对动弹模量采用波速测量方式并采用理论计算方法确定。经历50次冻融循环后，试件的表观形态没有发生明显的变化，100次冻融循环后，试件表观形态依旧没有发生明显变化，150次冻融循环后试件表面有明显的轻微脱落和坑槽，200次冻融循环后试件表面坑槽更加明显。从表1可知，原始状态混凝土试件的质量经历50次、100次、150次……冻融循环后，总体呈现下降的趋势。
通过探索混凝土经历多次冻融循环环境作用后相对波速参数的变化趋势，从而客观评价混凝土材料抵抗外界荷载作用变形能力。对混凝土进行N次冻融循环试验后进行波速测量试验，并借助理论计算方法计算得到试件相对波速，各试件不同阶段相对波速测试值见表2。
分析表2可知，随冻融循环次数的增加，试件的相对波速总体呈现降低的趋势，但均在试件经历100次冻融循环时呈现相对较大的动弹性模量值转折点，然后试件的相对波速继续降低。
4 结语
粉煤灰作为混凝土工程中重要的掺剂，当它的掺量提升至25%左右时，在保证力学性能及使用功能的前提下显著改善了混凝土的抗冻抗渗性能。主要表现在以下两方面：一是粉煤灰的活性效应对氢氧化钙进行了消耗，导致混凝土不易因冰冻产生裂隙，同时其本身可以形成水化硅酸钙等凝胶材料，对混凝土中因水泥产生的毛细孔隙进行填充，减少孔隙数量和大小，进而提升了混凝土的密实度，降低了混凝土内部的孔隙数量和孔径大小，有效改善了混凝土的抗冻性能。二是由于其粒度较细的填充效应以及C-S-H水化产物较多，可以明显改善浆体-集料的界面性质，从而提高了混凝土的抗氯离子渗透性，降低了可能出现的渗透问题。
参考文献：
[1]张勇，凌云志.融雪剂对混凝土桥涵和路面的危害分析[J].全面腐蚀控制，2019，33（03）：30-31.
[2]王帅，张帅.不同融雪剂对混凝土路缘石耐久性的影响[J].北方交通，2018，41（11）：65-67.
[3]杜增利.铺洒不同融雪剂环境下路面水泥混凝土抗盐冻耐久性分析[J].中国市政工程，2020，45（01）：86-88.
关键词：水泥混凝土;融雪剂;抗腐蚀;研究
中图分类号：U416.216 文献标识码：A
1 项目概况
文登至莱阳公路工程（以下简称“文莱高速”）是山东省高速公路网“九纵五横一环七射多连”中“连三”的重要组成部分，项目起自威海市文登区，东接G18荣乌高速（荣成至文登段），途径威海文登、乳山，烟台海阳、莱阳四个县市区的14个乡镇，终点止于烟台莱阳市，西与S16荣潍高速（潍坊至莱阳段）对接。
项目所在区域烟台、威海为山东省北部胶东半岛的重要沿海城市，具有显著的海洋性气候特点，冬季受强大蒙古高压控制，不断有冷空气爆发南下，气候干燥寒冷，多偏北风，持续时间长，且易受暴雪侵袭，两市素有“雪窝”之称。
2 融雪剂对混凝土结构物的腐蚀机理
胶东地区冬季降雪天气频繁，路面由于积雪结冰而湿滑，撒布融雪剂则是最主要的融冰除雪方式。融雪剂主要分为氯盐类和非氯盐类两种类型。目前，国内外大量应用的依然是氯盐类融雪剂。氯盐通过裂缝等渗透到混凝土中，对混凝土有一定的破坏作用，如盐结晶腐蚀、加速冻融破坏[1]、刺激碱集料反应等，而且当氯离子到达钢筋表面并超过一定量时，原处于钝化状态的钢筋就会活化、腐蚀、膨胀，使混凝土保护层发生顺钢筋开裂、脱落的现象，导致构件或结构承载力下降或丧失。受海洋环境及冬季融雪剂等因素影响，混凝土结构物不可避免地发生不同程度的损伤、破坏。在水泥混凝土所有耐久性失效问题中，盐冻剥蚀破坏最为迅速，其中边沟盖板（C30钢筋混凝土结构）由于是清理积雪和融雪剂混合的主要集中区域，融雪剂腐蚀问题突出，造成边沟盖板表面剥落、钢筋外露，盖板的表观形态恶化，同时对驶入路侧的失控车辆也存在一些安全隐患。
3 边沟盖板抗氯盐类融雪剂腐蚀性能研究
在混凝土施工过程中，为提高其外观质量，经常会掺配15%～20%比例的粉煤灰，水胶比控制在0.38～0.40，因其具有火山灰活性，受扩散控制的溶解反应影响早期粉煤灰微珠表面溶解，反应生成物沉淀在颗粒的表面上，后期钙离子继续通过表层和沉淀的水化产物层向芯部扩散。大部分水化产物开始以凝胶状出现，不断进行的火山灰反应使粉煤灰混凝土的孔结构进一步优化，使混凝土更加致密，從而切断了混凝土渗水的通道，混凝土的后期强度和耐久性得到进一步提高。
为进一步解决边沟盖板受低温冻结损坏、融雪剂腐蚀损坏[2]等实际工程问题，本文对文莱高速各合同段混凝土配合比进行了调研分析，并对不同掺量的粉煤灰对混凝土结构物的性能影响进行了试验验证，通过冻融循环试验，研究了抗融雪剂腐蚀型边沟盖板混凝土合理的粉煤灰掺量与优化的配合比。
混凝土抗冻性能是指其承受多次冻融循环作用而不产生疲劳破坏的能力，前提是混凝土孔结构含水量应当超过临界值，即达到饱和状态，抵抗冻融破坏的能力体现在混凝土本身能否下降过快或发生大的改变，外观不产生大的剥落损伤。为此现场制作了8组试件（养护达到28天龄期，粉煤灰掺量在20%～25%之间不等）在实验室开展了50～200次的冻融循环试验观测，测定了N次冻融循环后试件的质量损失率与试件相对动弹模量，其中试件相对动弹模量采用波速测量方式并采用理论计算方法确定。经历50次冻融循环后，试件的表观形态没有发生明显的变化，100次冻融循环后，试件表观形态依旧没有发生明显变化，150次冻融循环后试件表面有明显的轻微脱落和坑槽，200次冻融循环后试件表面坑槽更加明显。从表1可知，原始状态混凝土试件的质量经历50次、100次、150次……冻融循环后，总体呈现下降的趋势。
通过探索混凝土经历多次冻融循环环境作用后相对波速参数的变化趋势，从而客观评价混凝土材料抵抗外界荷载作用变形能力。对混凝土进行N次冻融循环试验后进行波速测量试验，并借助理论计算方法计算得到试件相对波速，各试件不同阶段相对波速测试值见表2。
分析表2可知，随冻融循环次数的增加，试件的相对波速总体呈现降低的趋势，但均在试件经历100次冻融循环时呈现相对较大的动弹性模量值转折点，然后试件的相对波速继续降低。
4 结语
粉煤灰作为混凝土工程中重要的掺剂，当它的掺量提升至25%左右时，在保证力学性能及使用功能的前提下显著改善了混凝土的抗冻抗渗性能。主要表现在以下两方面：一是粉煤灰的活性效应对氢氧化钙进行了消耗，导致混凝土不易因冰冻产生裂隙，同时其本身可以形成水化硅酸钙等凝胶材料，对混凝土中因水泥产生的毛细孔隙进行填充，减少孔隙数量和大小，进而提升了混凝土的密实度，降低了混凝土内部的孔隙数量和孔径大小，有效改善了混凝土的抗冻性能。二是由于其粒度较细的填充效应以及C-S-H水化产物较多，可以明显改善浆体-集料的界面性质，从而提高了混凝土的抗氯离子渗透性，降低了可能出现的渗透问题。
参考文献：
[1]张勇，凌云志.融雪剂对混凝土桥涵和路面的危害分析[J].全面腐蚀控制，2019，33（03）：30-31.
[2]王帅，张帅.不同融雪剂对混凝土路缘石耐久性的影响[J].北方交通，2018，41（11）：65-67.
[3]杜增利.铺洒不同融雪剂环境下路面水泥混凝土抗盐冻耐久性分析[J].中国市政工程，2020，45（01）：86-88.