于天宁

摘 要：为了研究混凝土在盐冻以后的剥蚀程度，通过室内对不同盐分侵蚀下的混凝土进行冻融循环试验，并且记录了不同循环次数下在不同溶液侵蚀下的混凝土盐冻状态以及质量损失，试验结果表明混凝土盐冻破坏大致分为4阶段：（1）表面无明显破坏、坑蚀阶段；（2）表层砂浆开始剥蚀，出现细小坑槽；（3）表层砂浆剥蚀严重，细骨料暴露和轻微剥蚀；（4）细骨料严重剥蚀，暴露粗骨料，混凝土质地变疏松。

关键词：冻融循环；氯盐溶液；混凝土试块

改革开放以来，我国的经济与交通取得长足发展，城市间的高速公路甚至逐步取代了铁路的功能而成为经济发展的命脉，于是保证城市高速公路交通畅达，成为现实而又特别重要的任务。我国的东北、华北、西北地区由于环境、地理条件容易引发大雪封路情况，大量的使用氯型融雪剂虽然有效的缓解了交通压力，但也给混凝土基础设施带来了毁灭性的破坏。大量研究结果表明，盐对混凝土的侵蚀破坏是物理作用和化学作用的综合结果，虽然NaCl，CaCl2等可溶性无机盐撒在路面上可以起到防止结冰的作用，然而长期研究观察表明，盐会加剧混凝土的表面侵蚀。融雪剂的理化作用和腐蚀性很强，会对桥面板造成慢性破坏。

1 试验方案

1.1 冻融试件浸泡液体的组成

浸泡液体共4种，包括水、NaCl溶液、质量比NaCl：MgCl2：CaCl2=6：2：2的溶液、质量比NaCl：MgCl2：CaCl2=6：3：1的溶液，其中各溶液的浓度均为3%。定义质量比NaCl：MgCl2：CaCl2=6：2：2的溶液为A溶液，质量比NaCl：MgCl2：CaCl2=6：3：1的溶液为B溶液。

1.2 水泥、集料等原材料

试验梁浇筑用混凝土配合比如表2-1所示。其中，水泥采用哈尔滨亚泰水泥有限公司生产的天鹅牌42.5号普通硅酸盐水泥，粗、细骨料分别为最大粒径16mm的碎石和细度模数2.5的天然河砂，级配11区。混凝土水灰比为0.40，塌落度为28mm。

1.3 试样制作与分组

本试验采用素混凝土试件，试件尺寸为100mm×100mm× 400mm，采用卧式成型，共12件，均分为4组，在室温下静置1昼夜后拆模编号，第一组编号为A13D～B33D，第二组编号为A41D～A43D，第三组编号为A11D～A31D，第四组编号为A12D～A32D，冻融时各组盛入的液体分别为水、NaCl溶液、A溶液、B溶液。为了满足对照研究的需要，要准备3件未经任何损伤处理的试件，总计15件。

2 试验分析

根据上述试验方案，将水和B溶液中试件进行的剥蚀试验，分别为经过了50次、150次、250次冻融循环的试件。

对经过盐冻试验以后的不同冻融次数下的试件进行观察，考察它们的损伤程度。通过观察可以发现溶液中试件的冻融破坏试验同样遵循4阶段破坏方式，、50次冻融循环后的试件，表面光滑、平整；、150次冻融循环后的试件，可以看出试件局部表面开始出现斑槽，表层砂浆开始剥落，但是破坏轻微，未暴露骨料，局部依然平整；250次冻融循环后的试件，这时的试件表层剥蚀已经非常严重，坑槽遍布整个试件，混凝土砂浆、细骨料大量脱落，甚至有少量粗骨料剥离，可以看到粗骨料暴露在外面；截面面积减小严重，试件的两端已经近似于椭圆锥形，硬物敲击时感觉表层物象质地疏松，并且会掉落骨料。

与此同时，通过统计在不同的冻融循环次数下受盐溶液影响的试件的质量损失率以进一步考察其损伤程度。质量损失图如图1，根据统计结果可以发现，在整个冻融循环过程中，各试件的质量变化并不是持续减小的，在冻融试验的早期（0～150次循环），水和各溶液中的试件的质量出现小幅度的增长现象，但是趋势比较平稳；冻融试验的中后期开始，试件（尤其是各溶液中的）的质量损失加剧，质量损失曲线变的很陡；经过300次冻融试验，水、NaCl溶液、A溶液、B溶液中试件的质量损失率分别为0.56%、2.36%、3.39%和3.71%。

这种质量损失的变化规律是由多种因素造成的，包括温度应力、渗透压力、结晶压力等。早期完好的混凝土表层结构致密，孔隙率小，无明显的裂缝等病害，当表层砂浆冻融剥落后微观孔隙和裂缝暴露，有利于离子的渗透，当溶液中的离子介质深入到混凝土内部后与混凝土材料发生复杂的理化反应，生成结晶体和有害介质，这时反应物生成量略大于混凝土剥蚀量，故试件的质量有小幅度的增长。随着砂浆和细骨料的进一步剥蚀，孔隙结构发生明显的变化，这更有利于离子介质的侵入，加剧了混凝土剥蚀的进程，混凝土剥蚀量远大于理化反应物的生成量，故质量损失急剧增大。

3 结语

试验可知，氯盐溶液可以大大促进混凝土结构的冻融破坏进程，以300次冻融循环为例，NaCl溶液、A溶液、B溶液中试件的质量损失率分别为水中的4.2、6.0、6.5倍。通过Matlab分析软件拟合发现，B溶液中的试件经过410次冻融循环后质量损失会达到5.02%（规范限值为5%）而率先达到破坏极限。

参考文献

[1] 吴泽媚.氯盐和冻融对混凝土破坏特征及机理研究[D].南京航空航天大学硕士论文，2012.

[2] 王稷良，田波，刘英.氯盐类融雪剂对水泥混凝土盐冻破坏机理与影响因素研究[J].公路交通科技，2009（06）：67-69endprint