除冰鹽侵蝕環(huán)境下疏水混凝土在黑龍江橋梁工程中的應用

尹國宏

(黑龍江省公路建設中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 疏水化合孔栓物混凝土的配合比和基本性能

1.1 原材料和配合比

水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥，由亞泰集團哈爾濱水泥有限公司生產(chǎn)。細集料采用級配良好的中砂，細度模數(shù)為2.7，含泥量小于1%。粗集料采用花崗巖碎石(級配為5～10 mm)，要求表面粗糙，質(zhì)地良好，含泥量不超過1.5%，壓碎指標為2.2%。水采用自來水。減水劑采用PCA-Ⅰ聚羧酸高性能減水劑，固含量為18%，減水率為25%。疏水化合孔栓物采用澳大利亞敏益公司的疏水化合孔栓物HPI。

混凝土強度等級選用C35，摻加疏水化合孔栓物HPI等量替換相同質(zhì)量的水得到需要的混凝土，配合比見表1。

表1 疏水化合孔栓物混凝土配合比

1.2 基本性能

(1)工作性

加入疏水化合孔栓物后，新拌混凝土的工作性得到改善，混凝土的坍落度為170 mm，初凝時間約為7 h，終凝時間約為10.5 h。

(2)抗壓強度

疏水化合孔栓物混凝土7 d和28 d的強度分別為25.8 MPa和36.1 MPa，28 d強度滿足C35混凝土的強度要求。

(3)吸水率

疏水化合孔栓物混凝土表面水不易滲入，并且形成水珠置于表面上。浸泡0.5 h、1 h和2 h，齡期28 d其吸水率0.83%、1.03%和1.28%。

(4)抗氯離子滲透性

抗氯離子滲透性采用電通量法進行測量，疏水化合孔栓物混凝土7 d和28 d的電通量分別為682C和575C。

2 疏水化合孔栓物混凝土的抗鹽凍性能

為了考察疏水化合孔栓物混凝土在除冰鹽環(huán)境下的耐久性，本試驗開展氯鹽、硫酸鹽、氯鹽與硫酸鹽混合和凍融循環(huán)組合的研究。疏水化合孔栓物混凝土的鹽凍試驗參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》(GB T 50082-2009)進行，鹽凍循環(huán)次數(shù)分別為50、100、150和200次，分別考慮NaCl鹽溶液、Na2SO4鹽溶液、NaCl和Na2SO4混合鹽溶液對其質(zhì)量和強度的影響，鹽濃度為10%。

2.1 鹽溶液環(huán)境下凍融對質(zhì)量的影響

(1)試驗數(shù)據(jù)

表2列出了試件在10%NaCl、10%Na2SO4和10%NaCl和Na2SO4組合鹽溶液中經(jīng)過不同凍融循環(huán)次數(shù)的質(zhì)量變化結(jié)果。

表2 混凝土質(zhì)量測試結(jié)果(g)

(2)試驗結(jié)果分析

圖1為普通混凝土和疏水化合孔栓物混凝土在不同鹽溶液中質(zhì)量損失率隨凍融循環(huán)次數(shù)增加的變化趨勢圖。

圖1 不同鹽溶液質(zhì)量損失率變化趨勢

從表2和圖1中可以看出，疏水化合孔栓物混凝土的質(zhì)量損失明顯小于普通混凝土的質(zhì)量損失。在不同鹽溶液影響下，經(jīng)過凍融循環(huán)后，質(zhì)量呈現(xiàn)減小的趨勢。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，質(zhì)量表現(xiàn)為逐漸減小的趨勢，質(zhì)量損失率表現(xiàn)為逐漸增大的趨勢。不同鹽溶液作用下試件的質(zhì)量損失率也不相同，經(jīng)過凍融循環(huán)后，NaCl鹽溶液中的試件質(zhì)量損失率最大，NaCl和Na2SO4組合鹽溶液中的試件質(zhì)量損失率居中，Na2SO4鹽溶液中的試件質(zhì)量損失率最小。

2.2 鹽溶液環(huán)境下凍融對抗壓強度的影響

(1)試驗數(shù)據(jù)

表3列出了試件在10%NaCl、10%Na2SO4和10%NaCl和Na2SO4組合鹽溶液中經(jīng)過不同凍融循環(huán)次數(shù)的抗壓強度變化結(jié)果。

表3 混凝土抗壓強度測試結(jié)果(MPa)

(2)試驗結(jié)果分析

圖2為普通混凝土和疏水化合孔栓物混凝土在不同鹽溶液中抗壓強度損失率隨凍融循環(huán)次數(shù)增加的變化趨勢圖。

圖2 不同鹽溶液強度損失率變化趨勢

從表3和圖2中可以看出，疏水化合孔栓物混凝土的強度損失明顯小于普通混凝土的強度損失。在不同鹽溶液影響下，經(jīng)過凍融循環(huán)后，抗壓強度總體上呈現(xiàn)減小的趨勢。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，抗壓強度總體上表現(xiàn)為逐漸減小的趨勢，抗壓強度損失率總體上表現(xiàn)為逐漸增大的趨勢。不同鹽溶液作用下試件的抗壓強度損失率也不相同，經(jīng)過凍融循環(huán)后，NaCl鹽溶液、NaCl和Na2SO4組合鹽溶液中的試件抗壓強度損失率較大，Na2SO4鹽溶液中的試件抗壓強度損失率較小。

3 工程應用

3.1 橋梁概況

黑龍江某分離立交橋跨徑布置為20 m+32 m+20 m。該橋上部結(jié)構(gòu)鋼箱連續(xù)梁橋，下部結(jié)構(gòu)采用實體花瓶型橋墩，框架式橋臺。

該分離立交橋處于我國北方寒冷地區(qū)，冬季橋面一般需要灑除冰鹽輔助除雪除冰，除冰鹽會對護欄底座等部位混凝土產(chǎn)生腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的安全耐久性。因此，需要對以上部位混凝土進行防腐處理。

3.2 應用效果驗證

疏水化合孔栓物混凝土替代普通混凝土澆筑護欄底座，經(jīng)過2兩個冬季的使用，而且冬季采用除冰鹽清除冰雪，兩年后混凝土未發(fā)生凍害破損現(xiàn)象，其具有良好的抗鹽凍能力，疏水化合孔栓物混凝土能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命。

4 結(jié) 語

本文對疏水化合孔栓物混凝土開展了不同鹽溶液作用下的凍融循環(huán)試驗，并將其應用到黑龍江橋梁工程的護欄混凝土中，與普通混凝土相比，疏水化合孔栓物混凝土的質(zhì)量損失和抗壓強度損失明顯小于普通混凝土的質(zhì)量損失和抗壓強度損失，疏水化合孔栓物混凝土的抗鹽凍能力較強，將其應用到實際工程中，實橋護欄混凝土經(jīng)過2個冬季除冰鹽環(huán)境的侵蝕，未發(fā)生凍害破損現(xiàn)象，表明疏水化合孔栓物混凝土使用效果較好。疏水化合孔栓物混凝土在黑龍江橋梁工程中的應用為其在寒冷地區(qū)的應用提供了技術參考。