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【摘 要】通过不同水平因素下冻融试验，研究除冰盐溶液浓度和温度这两个因素对水泥混凝土路面的破坏程度。利用正交试验法，依据不同盐浓度和温度条件下水泥混凝土破坏程度的差异，验证水泥混凝土强度影响的主要因素，根据试验数据极差分析并综合考虑实际情况提出了相关的对策来提升水泥混凝土的抗除冰盐腐蚀性能。
【关键词】水泥混凝土路面；除冰盐；路面剥蚀
1、引言
我国公路网建设自新中国成立后，尤其是改革开放以来得到了迅速发展，取得了巨大成就，其建设规模目前位于世界前列。水泥混凝土路面以其强度高、承载能力强、适用范围广、原材料丰富、耐久性好等特征，在我国公路网建设中占据着重要地位，是一种非常重要的路面结构形式。
在寒冷地区和严寒季节，尤其雨雪过后，水泥混凝土路面会发生路面结冰现象，严重影响道路通行能力和行车安全。目前，使用除冰盐和融雪剂是清除水泥混凝土路面冰雪的常用方法。但是，许多实际工程和相关研究表明，使用除冰盐之后，水泥混凝土路面会产生严重腐蚀和剥落现象，严重影响其耐久性。研究除冰盐对水泥混凝土路面的腐蚀破坏机理并且提出相应的对策及处理措施，对于提高水泥混凝土路面的抗除冰盐腐蚀性能、延长其使用寿命具有很大的现实意义和应用价值。
本研究在试验室模拟了水泥混凝土受除冰盐侵蚀破坏的过程，针对试验温度和盐溶液浓度对水泥混凝土强度的影响，通过试验数据采集，结合相关文献资料，找出了除冰盐溶液作用下水泥混凝土强度损失的主要原因，进而寻找到相应的路面处理方法，减轻除冰盐对水泥混凝土路面的损坏作用。
（1）以9个试件为一组，处理的试验温度分别为-20℃、-10℃、-0℃，每种温度处理的试件数为3个，分别记录。
（2）首先将试验环境设置为-20℃，分别配备质量分数为5%、10%的除冰盐溶液，将两组试件分别放置在容器中，上表面边缘与容器壁缝隙封好后放入NaCl盐溶液，深约10mm。把试件放入到温湿试验箱中，以-20℃保持12h冻结，常温20℃溶化12h为一个冻融循环，每5次循环收集盐冻试件表面剥蚀量，更换盐溶液，并以盐冻试件单位面积的剥蚀量Qs（kg/m?）来定量的评价其混凝土抗盐冻性能．
Qs = M/A （kg/m2）
式中：
M—5n次盐冻循环后试件的累计剥蚀量，单位kg；
A—混凝土试件的盐冻面积，单位m2；
本试验需要依次进行20次循环。
（3）另取一组试件连同上述两组除冰盐溶液处理过的试件一起放入低温箱中进行冰冻，待试件取出至于常温中融化时，在试件的上表面撒上除冰盐（视为100%盐溶液）。考虑到快速腐蚀的特殊情况，除冰盐的的用量为能够铺满试验面，高度为10mm为标准。在一个冻融循环结束之后将表面上的除冰盐去除，再次放入低温箱中，待再次取出时再将除冰盐放上，重复该操作，同样五天为一周期。
（4）当试件进行冻融循环20次之后，完成该组试件的腐蚀试验，逐个称量此时试件的质量，备用。
（5）在试验环境设置为0℃和-10℃度时重复该试验，获取试验数据。
根据表1统计的正交冻融试验结果，统计计算其中在不同盐溶液浓度水平下混凝土试件单位面积总剥蚀量和单位面积平均剥蚀量，如表2所示。
表2 不同盐溶液浓度下剥蚀量统计
盐溶液浓度5%10%100%
单位面积总剥蚀量（kg/m2）2
分析图1可知，随着盐溶液浓度不断增大，混凝土单位面积平均剥蚀量逐渐减小，由此可以推断，较低的盐浓度对水泥混凝土产生的剥落量比不加盐或高盐浓度时产生的剥落量大。当盐溶液浓度更大时，降低冰点的有利影响更大些，相应的破坏程度有所减少。
根据表4统计的正交冻融试验结果，统计计算其中在不同温度水平下混凝土试件单位面积总剥蚀量和单位面积平均剥蚀量，如表3所示。
分析图2可知，随着温度不断减小，混凝土单位面积平均剥蚀量先减小后增大，由此可以推断，低温对水泥混凝土路面的损害程度影响较大，虽然-10℃左右下损害程度较小，但是温度继续降低，且路面损坏会越严重。
【关键词】水泥混凝土路面；除冰盐；路面剥蚀
1、引言
我国公路网建设自新中国成立后，尤其是改革开放以来得到了迅速发展，取得了巨大成就，其建设规模目前位于世界前列。水泥混凝土路面以其强度高、承载能力强、适用范围广、原材料丰富、耐久性好等特征，在我国公路网建设中占据着重要地位，是一种非常重要的路面结构形式。
在寒冷地区和严寒季节，尤其雨雪过后，水泥混凝土路面会发生路面结冰现象，严重影响道路通行能力和行车安全。目前，使用除冰盐和融雪剂是清除水泥混凝土路面冰雪的常用方法。但是，许多实际工程和相关研究表明，使用除冰盐之后，水泥混凝土路面会产生严重腐蚀和剥落现象，严重影响其耐久性。研究除冰盐对水泥混凝土路面的腐蚀破坏机理并且提出相应的对策及处理措施，对于提高水泥混凝土路面的抗除冰盐腐蚀性能、延长其使用寿命具有很大的现实意义和应用价值。
2、研究内容和试验方案
2.1 研究内容
除冰融雪剂一般分为两大类：一类是以“氯盐”为主要成分的无机类除冰盐，如氯化钙、氯化钠、氯化镁等；第二类是以醋酸钾为主要成分的有机除冰剂，该类除冰剂融雪效果比较好，腐蚀损害相对比较小。目前常用的除冰盐为前者，且广泛应用的是NaCl和CaCl2，但其对水泥混凝土路面破坏作用较强。大量研究表明，以“氯盐”为主要成分的无机类除冰剂对水泥混凝土路面的侵蚀破坏是物理作用和化学作用的综合结果。本研究在试验室模拟了水泥混凝土受除冰盐侵蚀破坏的过程，针对试验温度和盐溶液浓度对水泥混凝土强度的影响，通过试验数据采集，结合相关文献资料，找出了除冰盐溶液作用下水泥混凝土强度损失的主要原因，进而寻找到相应的路面处理方法，减轻除冰盐对水泥混凝土路面的损坏作用。
2.2 原材料和配合比
本试验采用42.5号普通硅酸盐水泥、中砂、卵石为骨料、试验用水为自来水。水泥混凝土试件的制备配合比为：水灰比0.4，砂率30%，坍落度40mm；每立方米混凝土中各原料所占的质量为：水泥412kg；水175kg；粗集料12自考论文www.udooo.com
61kg；细集料586kg，除冰盐采用NaCl。2.3 试验方案
参照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40--2002），进行试验所需混凝土配合比设计，制备一批水泥混凝土试件并进行养护。当养护完成之后通过控制变量手段进行模拟试验。试验方法采用试件表面覆盖一层4mm～6mm的盐溶液进行冻融如美国的ASTMC672。（1）以9个试件为一组，处理的试验温度分别为-20℃、-10℃、-0℃，每种温度处理的试件数为3个，分别记录。
（2）首先将试验环境设置为-20℃，分别配备质量分数为5%、10%的除冰盐溶液，将两组试件分别放置在容器中，上表面边缘与容器壁缝隙封好后放入NaCl盐溶液，深约10mm。把试件放入到温湿试验箱中，以-20℃保持12h冻结，常温20℃溶化12h为一个冻融循环，每5次循环收集盐冻试件表面剥蚀量，更换盐溶液，并以盐冻试件单位面积的剥蚀量Qs（kg/m?）来定量的评价其混凝土抗盐冻性能．
Qs = M/A （kg/m2）
式中：
M—5n次盐冻循环后试件的累计剥蚀量，单位kg；
A—混凝土试件的盐冻面积，单位m2；
本试验需要依次进行20次循环。
（3）另取一组试件连同上述两组除冰盐溶液处理过的试件一起放入低温箱中进行冰冻，待试件取出至于常温中融化时，在试件的上表面撒上除冰盐（视为100%盐溶液）。考虑到快速腐蚀的特殊情况，除冰盐的的用量为能够铺满试验面，高度为10mm为标准。在一个冻融循环结束之后将表面上的除冰盐去除，再次放入低温箱中，待再次取出时再将除冰盐放上，重复该操作，同样五天为一周期。
（4）当试件进行冻融循环20次之后，完成该组试件的腐蚀试验，逐个称量此时试件的质量，备用。
（5）在试验环境设置为0℃和-10℃度时重复该试验，获取试验数据。
3、结果分析
为了减少试验时间，抓住主要影响因素，我们将两个水平试验同时进行，改变温湿试验箱条件来交叉进行冻融循环试验，提高仪器的使用效率，正交冻融试验结果如表1所示。根据表1统计的正交冻融试验结果，统计计算其中在不同盐溶液浓度水平下混凝土试件单位面积总剥蚀量和单位面积平均剥蚀量，如表2所示。
表2 不同盐溶液浓度下剥蚀量统计
盐溶液浓度5%10%100%
单位面积总剥蚀量（kg/m2）2
2.44119.15113.994
单位面积平均剥蚀量（kg/m2）7.4806.3844.665
根据表2统计结果，绘制混凝土在不同盐溶液浓度下，单位面积平均剥蚀量结果图，如图 1所示。分析图1可知，随着盐溶液浓度不断增大，混凝土单位面积平均剥蚀量逐渐减小，由此可以推断，较低的盐浓度对水泥混凝土产生的剥落量比不加盐或高盐浓度时产生的剥落量大。当盐溶液浓度更大时，降低冰点的有利影响更大些，相应的破坏程度有所减少。
根据表4统计的正交冻融试验结果，统计计算其中在不同温度水平下混凝土试件单位面积总剥蚀量和单位面积平均剥蚀量，如表3所示。
分析图2可知，随着温度不断减小，混凝土单位面积平均剥蚀量先减小后增大，由此可以推断，低温对水泥混凝土路面的损害程度影响较大，虽然-10℃左右下损害程度较小，但是温度继续降低，且路面损坏会越严重。
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