路面混凝土抗冻性分析及新型路面材料的研究

路面混凝土抗冻性分析及新型路面材料的研究

王策

（中铁北京工程局第一工程有限公司，陕西 西安 710100）

摘要：目前路面混凝土结构物的断面小，与自然环境的接触面大，会同时受到行车荷载和恶劣环境的影响，再加上冬季融雪经常使用除冰盐，因此路面存在严重的冻融破坏问题。现如今，路面混凝土抵抗盐冻破坏的能力并不高，主要是运用掺合引气剂和矿物的方式，优化混凝土的抗盐冻性能。因此，本文在研究路面混凝土抗冻性能的基础上，重点探讨新型路面材料及其抗冻性，以此为现代道路混凝土施工提供有效依据。

关键词：路面混凝土；抗冻性；新型路面材料；胶凝材料

0引言：从道路施工角度来看，混凝土结构过早失效引发坍塌事件的情况屡见不鲜，出现这一现象的原因在于强度不符合要求，混凝土的耐久性达不到道路运行等级。环境作为影响混凝土耐久性的主要因素，目前施工单位按照不同设计年限要求，将环境作用分成了多个等级，其中寒冷地区的混凝土处在除冰盐的环境中，环境产生的影响非常严峻。随着社会经济和科学技术的不断革新，我国公路建设也在日益革新，道路施工项目作为国家现代化建设水平的重要标志，对路面材料要求越来越高，因此研究新型路面材料是时代发展的体现，也是保障路面混凝土抗冻性的有效措施。本文主要研究混凝土抗冻性及其新型路面材料的应用性能。

1.路面混凝土的抗冻性分析

混凝土的抗冻性作为评估耐久性优劣的重要指标，是指在饱和状态下抵抗冻融反复循环作用的一种能力。了解当前道路施工的混凝土结构可知，有关部门在冬季需要使用除冰盐处理路面上的积雪，因此路面混凝土既要抵抗氯盐的侵害，还要承受反复冻融循环的作用[1]。目前，各国学者在研究混凝土的抗盐冻性能时，发现影响因素有很多，比如说外加剂、矿物掺合料、水灰比等内容。具体体现在以下几点：

首先，水灰比。分析不同水灰比对混凝土抗冻性能构成的影响，研究不掺和引气剂和掺和引气剂的混凝土，跟随水灰比变化的具体趋势，最终可以准确掌握以下内容：一方面，在水灰比达到0.32、0.36、0.40的情况下，可以结合相对动弹模损失量和质量损失情况，深层探讨各类水灰比对抗盐冻性能构成的影响；另一方面，在掺和引气剂的基础上，根据相对动弹模损失和单位面积的剥落量，准确判断不同水灰比对混凝土抗盐冻性能构成的影响。

其次，掺合料。要研究多种矿物掺合料的不同种类和数量对混凝土抗盐冻性能构成的影响。一方面，在粉煤灰掺和数量达到0%、10%、20%、30%的情况下，要根据第14次和第28次的冻融循环后的单位面积剥落数量和相对动弹膜的损失率，评估分析路面混凝土的抗盐冻性能；另一方面，在矿渣掺杂数量达到0%、10%、20%、30%的情况下，要根据第14次和第28次冻融循环后的各项数值，以此判断路面混凝土的抗盐冻性能。

最后，盐浓度。研究不同盐浓度对混凝土抗盐冻性能构成的影响，要假设浓度分别达到0%、2%、3%、4%、6%，而后根据实验分析的第14次和第28次冻融循环后的各项数值，研究氯离子浓度对混凝土抗盐冻性能构成的影响。

最终结果显示，不同水灰比对混凝土抗盐冻性能的影响程度存在差异。其中，普通混凝土的水灰比逐步增加，实际抗盐冻性能会逐渐下降；掺和引气剂的混凝土在增加水灰比的情况下，虽然盐冻性能并没有发生较大变化，但可以有效控制水灰比带来的不利影响；不同种类和不同数量的矿物掺和材料，对混凝土抗盐冻性能构成影响存在差异[2]。比如说，在相同水灰比和含气量的情况下，各类矿物掺合料的抗盐冻性能排序为硅灰>矿渣>粉煤灰。实验研究结果证明，随着矿物掺和数量的不断增加，混凝土抗盐冻性能也会随之提高。

2.基于新型胶凝材料的抗冻性分析

2.1胶凝材料

由于路面混凝土既要承受车轮摩擦、荷载冲击等，又要处在自然环境中应对外界因素带来的影响，所以目前设计人员和施工单位提出了多项规范要求。同时，有关矿物掺合料也提出了明确规定，这样不仅能合理运用矿渣微粉等矿物，逐步提高混凝土路面的工作性能，还可以全面保护生态环境资源。本文研究是在改变水泥熟料、矿渣微粉、化学激发剂、调凝剂的掺和数量后，研制出符合二级交通公路路面混凝土要求的新型路面水泥材料，以此得到绿色环保型路面混凝土结构。胶凝材料的主要组成部分有两方面内容，一方面是指水泥熟料，另一方面是指矿渣微粉。在尽可能提升矿渣餐掺和数量的基础上，既要保障胶凝材料的可行性，又要符合当前公路混凝土施工建设需求。

2.2抗冻性分析

从实践应用角度来看，本文研究的新型胶凝材料具有较低的电通量，这就证明实际混凝土结构的渗透性较低，抗渗性较高。随着内部水泥熟料的增加，矿渣微粉的减少，新型混凝土的抗渗性也会随之提升。对比普通型混凝土结构可知，各种配比的混凝土都具有较高的抗渗性能。从应用原理来看，新型混凝土的水泥熟料越多，水泥水化现象越明显，实际产物也会随之增加，拥有充足的碱度可以让矿渣微粉发挥自身的胶凝作用

[3]。同时，矿渣微粉也具有一定的填充作用，能进一步优化混凝土的孔结构，确保新型路面混凝土拥有更高的抗渗性能。除此之外，新型路面混凝土的抗压强度，虽然比普通混凝土要低，但其具备更高的抗折强度和劈拉强度。随着水泥熟料用量的不断增加，矿渣微粉数量的不断减少，新型路面混凝土的抗氯子渗透能力、抗冻性、耐磨性、干燥收缩率等也会随之提高。综合考虑混凝土不同状态下的应用性能可知，在新时代道路施工管理中，胶凝材料的混凝土结构要比普通混凝土更具优越性。

结语

综上所述，随着除冰盐在我国道路管理中应用范围的不断扩大，施工单位在考虑原本影响因素的同时，结合实践案例提出了改善混凝土抗盐冻的设计原则。本文研究提出的胶凝材料，不管是凝结时间还是干缩率等物理性能都符合标准要求，实验结果也证明新型混凝土结构具有较高的各项性能，相比普通混凝土结构，更符合当前道路施工需求。因此，我国科研学者要在继续研究新型混凝土的水灰比、盐浓度、引气剂、掺合料等内容的基础上，确定矿渣微粉细度对混凝土结构性能构成的影响，注重结合不同施工道路环境制定相应的材料应用方案，以此确保混凝土具有良好的抗盐冻性能。

参考文献

[1] 苗怀军,吴猛,闫运雷. 钢纤维混凝土性能及在道路路面工程中的应用分析[J]. 山东水利,2004(8):41-42.

[2] 周磊磊,侯永利. 道路再生混凝土耐久性能研究进展[J]. 硅酸盐通报,2020,39(4):1035-1042.

[3] 郑木莲,陈拴发,王秉纲. 路面基层多孔混凝土抗冻性研究[J]. 混凝土,2007(2):31-33.