淺析新疆冬季水泥混凝土道路的鹽侵蝕機(jī)理

1、淺析新疆冬季水泥混凝土道路的鹽侵蝕機(jī)理摘要：冬季養(yǎng)護(hù)部門一般通過撒融雪劑或鹽進(jìn)展除冰。但是融雪劑或鹽對水泥混凝土構(gòu)件外表的腐蝕性很強(qiáng)，采取上述養(yǎng)護(hù)方式往往縮短了水泥混凝士構(gòu)件的使用壽命。通過研究，闡述了新疆冬季道路水泥混凝土構(gòu)造物鹽侵蝕機(jī)理。關(guān)鍵詞：冬季道路水泥混凝土鹽蝕1概述新疆地區(qū)冬季寒冷，冰雪天氣多，晝夜溫差大，室外氣溫正負(fù)交替情況時(shí)常出現(xiàn)。另外該地區(qū)土地的嚴(yán)重鹽漬化與除冰鹽帶來的各鹽類化合物及其它腐蝕物質(zhì)和凍融的共同作用，使水泥混凝土發(fā)生凍融破壞，并腐蝕水泥混凝土及銹蝕其內(nèi)部的鋼筋構(gòu)造，破壞速度及程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通水泥混凝土凍融破壞形式。再加上交通運(yùn)輸?shù)淖饔?，使得此類破壞情況非常普遍，但

2、從外表看其損壞狀態(tài)與普通凍融相類似。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，新疆地區(qū)冬季公路水泥混凝土構(gòu)造物鹽腐蝕現(xiàn)象非常普遍，輕者使各種構(gòu)造物的功能受到影響，重者嚴(yán)重威脅到公路交通的平安。2病害機(jī)理分析通過對新疆多個(gè)地區(qū)的公路小型構(gòu)造物破損狀況的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)除了除冰鹽腐蝕與凍融的綜合破壞以外，水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)及早期養(yǎng)生不當(dāng)也是混凝土構(gòu)件破損的主要原因之一，如水灰比高、孔隙率較大；材料選用時(shí)未嚴(yán)格把關(guān)，砂石材料質(zhì)量差，礦質(zhì)混合料集料級配波動(dòng)大；對外加劑、摻和料使用不當(dāng)，導(dǎo)致耐久性降低等等。小型構(gòu)造物破損經(jīng)常是上述因素綜合交替作用的結(jié)果。新疆日溫差較大，冬季道路上所存在的除冰鹽會(huì)與冰或雪交融，形成冰點(diǎn)比普通水低的鹽水，使其

3、周圍的冰雪融化，從而造成連鎖的消融現(xiàn)象。該過程不斷進(jìn)展，直到鹽水濃度被稀釋至過低的程度，不能繼續(xù)融化冰雪為止。水泥混凝土在這樣的環(huán)境下，極易受到鹽溶液的侵入，所以說，氯離子被吸收是難以防止的。2.1外界氯離子對水泥混凝土的影響水泥混凝土材料的劣化主要是有害物質(zhì)侵入水泥混凝土內(nèi)部的結(jié)果。氯鹽侵入水泥混凝土內(nèi)部主要通過孔隙內(nèi)已存在的鹽溶液離子濃度差進(jìn)展，該濃度差提供驅(qū)動(dòng)力，使得氯鹽由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)進(jìn)展遷移。氯離子在水泥混凝土內(nèi)部的傳輸過程中，局部氯離子會(huì)與水泥混凝土膠凝材料的水化產(chǎn)物相結(jié)合，推延了氯離子的遷移進(jìn)度，在一定程度上可以延緩其對水泥混凝土中配筋的破壞。但這種結(jié)合是非穩(wěn)態(tài)的，在水泥混凝

4、土周圍環(huán)境溫度上升時(shí)，被結(jié)合的氯離子仍有可能釋放成自由氯離子。所以仍能降低氯離子在水泥混凝土中的滲入程度。2.2水溫因素的影響新疆冬季鹽凍循環(huán)下水泥混凝土破壞過程及機(jī)理非常復(fù)雜，結(jié)合以往理論研究，可首先分析水泥混凝土產(chǎn)生的凍融破壞。該破壞的發(fā)生應(yīng)具備兩個(gè)必要條件，一是水泥混凝土必須與水接觸或具有一定含水量；二是構(gòu)造物所處的自然環(huán)境必須存在反復(fù)交替的正負(fù)溫度。水泥混凝土微孔隙中的水，在正負(fù)溫度交替作用下，形成冰脹壓力(水轉(zhuǎn)變?yōu)楸捏w積膨脹所造成的靜水壓力)和浸透壓力結(jié)合作用的疲勞應(yīng)力，在這種疲勞應(yīng)力作用下的水泥混凝土產(chǎn)生了由表及里的剝蝕破壞。理論上，水泥混凝土毛細(xì)孔中含水量超過91.7時(shí)就會(huì)產(chǎn)生

5、很大的壓力。當(dāng)消融過后，凍結(jié)再次發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不斷的膨脹變化，當(dāng)水泥混凝土的膨脹壓力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，毛細(xì)孔脹破，產(chǎn)生微裂紋，水泥混凝土發(fā)生破壞，從外表剝落直至完全瓦解，這是凍融破壞的根本類型。由前述分析可知，鹽溶液濃度差的出現(xiàn)，會(huì)造成水泥混凝土內(nèi)部不同層面在受冰凍影響時(shí)結(jié)冰膨脹程度的差異，從而在某層面出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，造成水泥混凝土破壞。濃度差使得鹽溶液在水泥混凝土中較水溶液更易發(fā)生連續(xù)遷移，這種遷移會(huì)造成水泥混凝土內(nèi)部飽水程度的增加，同時(shí)勢必會(huì)帶來較大的浸透壓力，加劇水泥混凝土的破壞。研究說明，與水中凍融時(shí)的重量損失相比，氯化鈉溶液中凍融時(shí)的重量損失會(huì)增加50左右。鹽溶液在過飽和時(shí)還會(huì)出

6、現(xiàn)結(jié)晶膨脹現(xiàn)象，在水泥混凝土處于干濕交替循環(huán)的情況下，產(chǎn)生結(jié)晶膨脹破壞。另外，道路除冰鹽在冰雪融化這個(gè)物理變化過程中，會(huì)間接地從水泥混凝土外表吸收大量熱量，使得冰雪覆蓋層下的水泥混凝土溫度驟降，引起低溫沖擊作用，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，加劇水泥混凝土的凍融破壞。2.3自由l-(氯離子)的影響并非水泥混凝土中的所有氯離子都會(huì)引起鋼筋的腐蝕破壞，只有自由l-(氯離子)才能對鋼筋起到破壞作用。在堿性或中性溶液中，鋼筋一般比較容易鈍化，而氯鹽離子的存在那么能緩解或者防止鈍化的出現(xiàn)。鋼筋水泥混凝土硬化后，外界氯離子通過浸透作用從水泥混凝土毛細(xì)孔中進(jìn)人。透過水泥混凝土保護(hù)層浸透進(jìn)入的氯離子盡管一般不改變鋼筋周圍的堿

7、性環(huán)境，但它被吸附在鋼筋陽極區(qū)的鈍化膜上，與鈍化膜氧化鐵中的鐵離子結(jié)合，生成為易溶的二價(jià)鐵與氯化物的復(fù)合物(綠銹)。綠銹可向鈍化膜外滲出，遇到含氧較多的介質(zhì)時(shí)，又分解為鐵的氫氧化物(褐銹)，再放出氯離子，而重新放出的氯離子又從鋼筋陽極區(qū)帶出更多的二價(jià)鐵離子。所以氯鹽對鋼筋去鈍化起到促進(jìn)催化作用，但并不改變銹蝕產(chǎn)物的組成。失去鈍化膜的保護(hù)作用，鋼筋極易發(fā)生腐蝕。銹蝕的鋼筋體積膨脹，擠壓破壞水泥混凝土，從而產(chǎn)生順筋破壞。氯離子的半徑很小，具有很強(qiáng)的穿透才能，比其它陰離子更易滲入鈍化膜。實(shí)驗(yàn)說明，普通水泥混凝土在濃度為8.0的nal溶液中浸泡60天，氯離子的浸透深度可達(dá)2.0。關(guān)于水泥混凝土構(gòu)造被破

8、壞時(shí)的臨界氯離子濃度問題，已被許多研究者提出。實(shí)驗(yàn)證明：水泥混凝土拌合物中，氯離子含量只要有水泥重量的0.035%，就足以使水泥混凝土中的鋼筋局部鈍化。已有研究說明，產(chǎn)生水泥混凝土中鋼筋銹蝕的氯離子濃度臨界值與ph值臨界值間存在著一定的關(guān)系。例如hausan發(fā)現(xiàn)當(dāng)l-1/h-10.6時(shí)，鋼筋開始發(fā)生腐蝕破壞。2.4處置對策針對水泥混凝土鹽腐蝕特點(diǎn)，我們認(rèn)為，進(jìn)步水泥混凝土抗鹽腐蝕的關(guān)鍵是隔斷鹽侵蝕的途徑，即有效減少水泥混凝土的外部開口空隙。為此，應(yīng)從進(jìn)步水泥混凝土的密實(shí)性以及外表涂覆涂層材料方面采取措施。3完畢語綜上所述，可以得出如下結(jié)論：3.1新疆冬季道路水泥混凝土構(gòu)造物鹽侵蝕現(xiàn)象較嚴(yán)重。假

9、設(shè)水泥混凝土拌和物中，氯離子含量只要有水泥重量的0.035，就足以使水泥混凝土中的鋼筋局部鈍化。產(chǎn)生水泥混凝土中鋼筋腐蝕的氯離子濃度臨界值與ph值臨界值間存在一定的關(guān)系。3.2氯鹽侵入水泥混凝土內(nèi)部主要是通過孔隙內(nèi)已存在的鹽溶液的離子濃度差進(jìn)展，該濃度差提供驅(qū)動(dòng)力，使得氯鹽由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)進(jìn)展遷移。3.3鹽溶液濃度差的出現(xiàn)，會(huì)造成水泥混凝土內(nèi)部不同層面在受冰凍影響時(shí)，結(jié)冰膨脹程度的差異，從而在某層面出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，造成水泥混凝土破壞。3.4道路除冰鹽在冰雪融化這個(gè)物理變化過程中，會(huì)間接地從水泥混凝土外表吸收大量熱量，使得冰雪覆蓋層下的水泥混凝土溫度驟降，引起低溫沖擊作用，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，加劇水泥混凝土的凍融破壞。3.5普通水泥混凝土在濃度為8.0的nal溶液中浸泡60天，氯離子的浸