除冰盐侵蚀环境下疏水混凝土在黑龙江桥梁工程中的应用

尹国宏

(黑龙江省公路建设中心，黑龙江 哈尔滨 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普通硅酸盐水泥，由亚泰集团哈尔滨水泥有限公司生产。细集料采用级配良好的中砂，细度模数为2.7，含泥量小于1%。粗集料采用花岗岩碎石(级配为5～10 mm)，要求表面粗糙，质地良好，含泥量不超过1.5%，压碎指标为2.2%。水采用自来水。减水剂采用PCA-Ⅰ聚羧酸高性能减水剂，固含量为18%，减水率为25%。疏水化合孔栓物采用澳大利亚敏益公司的疏水化合孔栓物HPI。

混凝土强度等级选用C35，掺加疏水化合孔栓物HPI等量替换相同质量的水得到需要的混凝土，配合比见表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，混凝土的坍落度为170 mm，初凝时间约为7 h，终凝时间约为10.5 h。

(2)抗压强度

疏水化合孔栓物混凝土7 d和28 d的强度分别为25.8 MPa和36.1 MPa，28 d强度满足C35混凝土的强度要求。

(3)吸水率

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

(4)抗氯离子渗透性

抗氯离子渗透性采用电通量法进行测量，疏水化合孔栓物混凝土7 d和28 d的电通量分别为682C和575C。

2 疏水化合孔栓物混凝土的抗盐冻性能

为了考察疏水化合孔栓物混凝土在除冰盐环境下的耐久性，本试验开展氯盐、硫酸盐、氯盐与硫酸盐混合和冻融循环组合的研究。疏水化合孔栓物混凝土的盐冻试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB T 50082-2009)进行，盐冻循环次数分别为50、100、150和200次，分别考虑NaCl盐溶液、Na2SO4盐溶液、NaCl和Na2SO4混合盐溶液对其质量和强度的影响，盐浓度为10%。

2.1 盐溶液环境下冻融对质量的影响

(1)试验数据

表2列出了试件在10%NaCl、10%Na2SO4和10%NaCl和Na2SO4组合盐溶液中经过不同冻融循环次数的质量变化结果。

表2 混凝土质量测试结果(g)

(2)试验结果分析

图1为普通混凝土和疏水化合孔栓物混凝土在不同盐溶液中质量损失率随冻融循环次数增加的变化趋势图。

图1 不同盐溶液质量损失率变化趋势

从表2和图1中可以看出，疏水化合孔栓物混凝土的质量损失明显小于普通混凝土的质量损失。在不同盐溶液影响下，经过冻融循环后，质量呈现减小的趋势。随着冻融循环次数的增加，质量表现为逐渐减小的趋势，质量损失率表现为逐渐增大的趋势。不同盐溶液作用下试件的质量损失率也不相同，经过冻融循环后，NaCl盐溶液中的试件质量损失率最大，NaCl和Na2SO4组合盐溶液中的试件质量损失率居中，Na2SO4盐溶液中的试件质量损失率最小。

2.2 盐溶液环境下冻融对抗压强度的影响

(1)试验数据

表3列出了试件在10%NaCl、10%Na2SO4和10%NaCl和Na2SO4组合盐溶液中经过不同冻融循环次数的抗压强度变化结果。

表3 混凝土抗压强度测试结果(MPa)

(2)试验结果分析

图2为普通混凝土和疏水化合孔栓物混凝土在不同盐溶液中抗压强度损失率随冻融循环次数增加的变化趋势图。

图2 不同盐溶液强度损失率变化趋势

从表3和图2中可以看出，疏水化合孔栓物混凝土的强度损失明显小于普通混凝土的强度损失。在不同盐溶液影响下，经过冻融循环后，抗压强度总体上呈现减小的趋势。随着冻融循环次数的增加，抗压强度总体上表现为逐渐减小的趋势，抗压强度损失率总体上表现为逐渐增大的趋势。不同盐溶液作用下试件的抗压强度损失率也不相同，经过冻融循环后，NaCl盐溶液、NaCl和Na2SO4组合盐溶液中的试件抗压强度损失率较大，Na2SO4盐溶液中的试件抗压强度损失率较小。

3 工程应用

3.1 桥梁概况

黑龙江某分离立交桥跨径布置为20 m+32 m+20 m。该桥上部结构钢箱连续梁桥，下部结构采用实体花瓶型桥墩，框架式桥台。

该分离立交桥处于我国北方寒冷地区，冬季桥面一般需要洒除冰盐辅助除雪除冰，除冰盐会对护栏底座等部位混凝土产生腐蚀，影响结构的安全耐久性。因此，需要对以上部位混凝土进行防腐处理。

3.2 应用效果验证

疏水化合孔栓物混凝土替代普通混凝土浇筑护栏底座，经过2两个冬季的使用，而且冬季采用除冰盐清除冰雪，两年后混凝土未发生冻害破损现象，其具有良好的抗盐冻能力，疏水化合孔栓物混凝土能够提高混凝土结构的耐久性和使用寿命。

4 结 语

本文对疏水化合孔栓物混凝土开展了不同盐溶液作用下的冻融循环试验，并将其应用到黑龙江桥梁工程的护栏混凝土中，与普通混凝土相比，疏水化合孔栓物混凝土的质量损失和抗压强度损失明显小于普通混凝土的质量损失和抗压强度损失，疏水化合孔栓物混凝土的抗盐冻能力较强，将其应用到实际工程中，实桥护栏混凝土经过2个冬季除冰盐环境的侵蚀，未发生冻害破损现象，表明疏水化合孔栓物混凝土使用效果较好。疏水化合孔栓物混凝土在黑龙江桥梁工程中的应用为其在寒冷地区的应用提供了技术参考。