融雪剂对混凝土路面剥蚀破坏机理
及预防措施的研究
目前我国正在进行大规模基础工程建设，尤其在北方地区修建大量混凝土高级公路、桥梁和机场跑道，普及融雪剂对混凝土破坏理论和在混凝土配合比设计时采取防治盐冻破坏的技术措施是一项非常紧迫的工作。
１ 融雪剂对混凝土路面剥蚀破坏机理
１．１ 融雪剂的主要成分
ＮａＣｌ是在道路工程中最常用的除冰盐成分之一，它原料易得、价格便宜，但它的融冰雪效果只能达到－１５ ℃左右，只能适用于一般低温条
件。ＣａＣｌ２具有很强的吸湿性，溶解度大，降低冰点效果好，它的融冰雪温度可以达到－３１ ℃左右，虽然对道路表面有润滑作用，但易使路面抗滑性能下降，并使人的皮肤过敏和烫伤等，不便于施工，另外较氯化钠成本高。因此公路部门为了取长补短常把ＮａＣｌ和ＣａＣｌ２混合使用，这样可以得到既经济、融雪效果又好的新型除冰盐。
１．２ 混凝土盐冻破坏的主要特征
根据现场盐冻破坏的调研，结合试验室盐冻破坏试验的观察，可以归纳出盐冻破坏有别于其他破坏的主要特征：① 破坏从表面开始，砂浆层先剥落，然后逐步向内部发展，造成表面骨料暴露，凹凸不平，但剥落层下面的混凝土依然保持坚硬完好，因此采用传统钻心取样测强的方法查不出破坏原因；② 破坏发展远比其他种类的破坏快，非引气混凝土往往在撒融雪剂一二个冬季后就可发现破坏；③ 在没有受干扰的破坏部位如桥梁底部，常能看到分层剥蚀的痕迹和白色的盐结晶体，现场检验有咸味；④ 在混凝土遭受破坏的截面上，可清楚看到分层剥蚀的痕迹；⑤ 在出现的剥蚀表面及裂纹内可见白色粉末ＮａＣｌ晶体。
１．３ 融雪剂对混凝土路面的物理剥蚀破坏机理
美国混凝土学会认为融雪剂对混凝土的物理作用是混凝土破坏的主要原因，而物理破坏的主要表现是剥蚀。当温度降低时，混凝土中可冻水将产生约９％的体积膨胀，从而产生结冰压力。当混凝土的饱水度达到或超过临界饱水度时，混凝土就受到拉应力作用，并因冻融循环的增加，破坏不断加剧。若混凝土中含有大量的盐，将致使混凝土中平衡的饱水度也愈高。有相关的试验表明，混凝土中含盐量愈高，混凝土毛细孔中孔隙液达到平衡的时间愈短，即很快就能够达到饱和，并且在失水的情况下，含盐量高的混凝土达到平衡的时间愈长，即更难失水。因此，对于使用融雪剂时，由于盐的吸湿性和保水性，含盐混凝土中的初
始饱水度明显比不含除冰盐的高，含有更多的可冻水，受冻时就会产生更高的结冰压力。当混凝土中的水结冰之后，孔溶液质量盐浓度增大，与环境形成盐质量浓度差而产生一个渗透压。混凝土内产生的渗透压增大，饱水度提高，结冰压力增加，加剧了混凝土的受冻破坏，这是冻融环境下除冰盐对混凝土物理剥蚀破坏的主要机理。同时，融雪剂使冰雪融化时将吸收大量的热量，使冰雪层下的混凝土温度剧降，也导致额外的冻害，以及混凝土表面和内部之间的盐浓度梯度使混凝土受冻时因分层结冰而产生应力差等，都使破坏力增加，导致混凝土的层层剥落。
１．４ 融雪剂对混凝土的化学剥蚀破坏机理
ＮａＣｌ组分对含有活性骨料的混凝土来说，从外部渗透时可能加速碱骨料反应而破坏混凝土结构，但对于非活性骨料，混凝土结构几乎不受影
响。ＣａＣｌ２组分与ＮａＣｌ比较具有强烈的化学侵蚀作用。质量浓度超过２０％的ＣａＣｌ２溶液在不同温度下表现出不同的破坏特征。混凝土中的
Ｃａ（ＯＨ）２与ＣａＣｌ２反应生成３ＣａＯ·ＣａＣｌ２·
１５Ｈ２Ｏ复盐，它是属于膨胀性产物，即其形成要产生膨胀。由于复盐主要集中在混凝土表层，因而表层混凝土要膨胀，同时混凝土内部要收缩，在这种外胀内缩作用下，很容易引起表面剥落。根据混凝土的盐冻破坏机理和破坏特征，本文通过改变混凝土的水灰比、掺入引气剂、掺加粉煤灰等掺合料的办法，提高混凝土抗盐冻性能，取得了较为理想的效果。
２ 水灰质量比对预防混凝土剥蚀破坏的研究
２．１ 混凝土的配合比方案
２．１．１ 原材料
水，自来水；水泥，某牌３２．５强度等级道路硅酸盐水泥，初凝时间１４５ｍｉｎ，终凝时间１９５ｍｉｎ；砂，河砂，细度模数为２．６２，属中砂，含泥率为０．８％；碎石：最大粒径为２６．５ｃｍ 连续级配的石灰岩，压碎值为４．７％ （＜１０％），含泥量为０．８９％（＜１％）。
２．１．２ 混凝土配合比设计
根据已有文献资料，本试验对比２种水灰质量比混凝土试件，配比方案见表１。
表１ 混凝土配合比混凝土
配合比／（ｋｇ·ｍ－３）水水泥砂碎石坍落度／ｃｍ２８ｄ强度
／ＭＰａＲ４０ １４５ ３５７ ６４３ １ ３０５ １．８ ３２．４
Ｒ５０ １８５ ３７０ ６２５ １ ２０７ ３．３ ２６．０
试件成型后在室内２０℃±５℃静置１ｄ，然后拆模编号，放在标准养护室，温度２０℃±３℃，相对湿度９０％以上，养护至２８ｄ后取出，做盐冻循环试验。
２．２ 冻融循环试验及数据分析
混凝土的冻融循环试验参照ＧＢＪ８２—８５《普
通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中抗冻性能试验的“快冻法”进行。本试验冻融过程中通过测定混凝土的相对动弹性模量和质量损失，反应混凝土内部与表面受到损伤的程度。因为相对动弹性模量本身，反应的是混凝土内部微裂缝开展情况，质量损失反应混凝土表面的破坏程度，达到一定程度的质量损失，混凝土表面剥落会造成骨料或增强材料暴露。
根据ＧＢＪ８２—８５规定，本文所有试验都采用相对动弹性模量下降到６０％或质量损失超过５％作为混凝土试件破坏的标准，按此标准达到破坏的试件终止试验，且不超过３００次冻融循环为限。
现将测得Ｒ４０和Ｒ５０分别在ＮａＣｌ和ＣａＣｌ２的质量分数为２０％的溶液中进行冻融循环。混凝土试件在质量分数为２０％ＣａＣｌ２溶液中进行冻融循环；＊－３表示混凝土试件在质量分数为２０％ＮａＣｌ溶液中进行冻融循环（下同），根据以上试验结果，可得水灰质量比为０．４的混凝土抗盐冻循环次数约为７５次，而水灰质量比为０．５的混凝土抗盐冻循环次数为２５～５０次。且均以相对动弹性模量下降至６０％以下为破坏标准。
减小水灰比，必然导致混凝土中毛细孔数量和孔径的减小及可冻水减少。根据盐冻破坏理论，当混凝土试件与盐溶液接触时，因盐的吸湿性和渗透压的作用，水分将向表层迁移。显然，水灰比减小，混凝土表层饱水度的增加也减慢，因而剥蚀就减轻。
所以，水灰比增大时混凝土的抗盐冻性下降，且随冻融循环次数的增多更为明显。与一般混凝土的抗冻性类似，水灰比对混凝土抗盐冻性的不利影响主要体现在其对平均气泡间距、可冻水含量和混凝土强度的负面影响上。根据我国的具体条件，为配制高抗盐冻性混凝土，建议水灰质量比控制在０．４５内，最好小于０．４０。水灰质量比减小，在提高混凝土抗剥蚀性能的同时，也有利于钢筋的阻锈作用和抑制混凝土的碳化。
３ 引气剂对预防混凝土剥蚀破坏的研究
对于引气剂的使用，我国《水运工程混凝土质量控制标准》、《普通混凝土配合比设计规程》均要求：有抗冻要求的混凝土，必须或应掺用引气剂。掺用引气剂使混凝土含气量增加，在提高混凝土抗冻性的同时，也会引起混凝土抗压强度的下降。试验表明：当掺引气剂混凝土的水灰质量比小于０．５时，含气量每增加１％，强度约损失５％；水灰质量比大于０．５时，含气量每增加１％，强度降低７％。加入引气剂后，２０～３０ＭＰａ的普通混凝土强度降低５％～１０％。因此引气剂在使用时，要注意掺量问题。
有研究表明，在ＮａＣｌ的质量分数３．０％的盐冻破坏试验中，随着含气量增大，混凝土的剥蚀破坏明显下降。当含气量大于５％时，混凝土盐冻破坏可显著改善。所以，本试验配制的混凝土含气量尽量控制在３％～５％。
３．１ 引气混凝土配合比方案
（１）原材料。引气剂，上海麦斯特公司生产的Ｍｉｃｒｏ－Ａｉｒ ２０２型引气剂，该引气剂属高性能混凝土引气剂，推荐掺量为０．００５％～０．０１５％，其他材料同上。
（２）混凝土配合比设计。为了保持试件的一致性和可比性，混凝土配合比设计除添加水泥质量１／万引气剂以外，并无其他变化，利用直读式含气量测定仪测得Ｒ４０ＡＥ 的含气为３．８％，Ｒ５０ＡＥ的含气量为４．１％。
３．２ 引气混凝土冻融循环试验及数据分析
将测得Ｒ４０ＡＥ 和Ｒ５０ＡＥ 分别在ＮａＣｌ和ＣａＣｌ２的质量分数为２０％溶液中进行冻融循环的混凝土的质量损失及相对动弹性模量变化试验。
无论是Ｒ４０ＡＥ还是Ｒ５０ＡＥ混凝土，在不同的冻融介质中，只要添加了引气剂，其抗冻融次数均可达到３００次以上。这是由于引气剂在混凝土中能引入很多均匀分布的微小气泡，彻底改变了普通混凝土原来仅有１．８％含气量的混凝土中内部结构。实践证明，有利于混凝土抗冻耐久性的孔结构是：大孔较少，小孔、微孔较多，孔分布均匀。掺加引气剂改善混凝土抗冻性的原理就在于混凝土中孔结构得到显著改善，细小而封闭的球形孔隙切断了毛细孔渗水的通道，大大提高了混凝土的抗渗性，降低了混凝土的饱水程度和冰点。另外，这些球形孔可以成为冰、水迁移的“蓄水池”，缓冲结冰引起的静水压和渗透压，所以引气混凝土的抗盐冻融能力大幅提高。
试验表明，普通混凝土相对动弹性模量下降很快，在盐溶液中冻融循环不超过５０次，而掺引气剂的试件相对动弹性模量下降缓慢，说明掺入引气剂，抗冻性明显提高，可达３００次冻融循环以上。掺引气剂的混凝土，强度虽低于不掺引气剂的混凝土，但是提高了混凝土的抗渗和抗冻性。同时，低水灰比的引气混凝土的抗渗性和抗冻性明显高于普通混凝土。可见，引气剂对混凝土抗盐冻性的影响明显比水胶比多。同时也有资料表明，通过引气剂适当增加混凝土中的含气量，可以提高混凝土的抗渗性能，但是当含气量高达６％～８％时，反而会使抗渗性能急剧下降。因此，控制适宜的引气量是混凝土引气技术的关键。
４ 粉煤灰对预防混凝土剥蚀破坏的研究
４．１ 粉煤灰混凝土的配合比方案
４．１．１ 原材料
粉煤灰：某电厂生产的Ｉ级粉煤灰，属优质低钙灰。粉煤灰的品质对混凝土抗冻融性能有较大的影响。各项指标中需水量比和烧失量是主要影响指标。
４．１．２ 粉煤灰混凝土配合比设计
试验采用的水灰质量比为０．４，掺加引气剂的粉煤灰混凝土配合比设计。粉煤灰取代率为１０％～３０％，间隔为１０％，超量取代水泥，超代系
数取１．３。具体配合比方案见表５。
根据ＧＢ／Ｔ５００８０—２００２普通混凝土拌和物
性能试验方法标准，实测Ｆ１０Ｒ４０ＡＥ的含气量为３．８％，Ｆ２０Ｒ４０ＡＥ的含气量为４．０％，Ｆ３０Ｒ４０ＡＥ的含气量为４．２％。
４．２ 粉煤灰混凝土冻融循环试验数据分析
将试验结果绘制出各项指标与冻融循环次数
掺加粉煤灰的引气混凝土的抗盐冻性能，随粉煤灰掺量的增加有所提高，其中掺量为２０％和３０％基本相当，且均能达到３００次以上的冻融循环次数。
粉煤灰改善混凝土抗渗性等性能的主要机理在于：粉煤灰的火山灰活性可以产生二次水化作用，其微珠状形态具有增大混凝土的流动性、减少泌水、改善和易性及减水作用，其微细颗粒均匀分布在水泥浆中，可填充孔隙，改善混凝土孔结构，同时还可降低水化热，抑制碱－骨料反应。
粉煤灰的掺入改善了混凝土内部的微观结构和水化产物的组成，混凝土孔隙率降低，孔径细化，使混凝土对氯离子渗透的扩散阻力提高。由于火山灰效应，减少了粗大晶体颗粒的水化产物Ｃａ（ＯＨ）２的数量并生成强度更高、稳定性更优、数量更多的低碱度Ｃ－Ｓ－Ｈ 凝胶。同时掺和料粉末的密实填充作用会使水泥石结构和界面结构更加致密；降低了氯离子在混凝土中的渗透速率，从而延长了氯离子渗透到混凝土内部的时间。
５ 结语
水灰比决定混凝土的孔结构特征，随着水灰比的增大，混凝土的孔隙率增大，连通的毛细孔增多，使混凝土的抗氯离子渗透性能降低。同时混凝土中水泥浆体与骨料的界面过渡区的内部裂缝和连通孔隙则进一步提高其抗盐冻性能及抗降低其氯离子渗透性能。
引气混凝土强度低于不掺引气剂的混凝土，但抗氯离子渗透性较高，同时降低了冰点，提高了混凝土的抗冻性。同时，低水灰比的引气混凝土的抗冻性明显高于普通混凝土。引气剂对混凝土抗盐冻性的影响明显比水胶比多。
在水灰比相同的条件下，矿物掺和料对混凝土的抗氯离子渗透性能有一定的改善作用。一方面由于火山灰效应和掺和料密实填充效应，降低了混凝土的孔隙率，改善了孔隙特征，且减少了Ｃａ（ＯＨ）２的数量，优化了界面结构，使混凝土对氯离子渗透的扩散阻碍能力提高；另一方面粉煤灰提高了混凝土对氯离子的固化能力，使得氯离子在混凝土中的渗透速度降低，提高了混凝土的抗氯离子渗透的能力。
综上所述，建议有冰冻要求地区，路用混凝土采用低水灰质量比（０．４以下）的引气混凝土，有条件的建议同时采用超代系数为１．３，掺量为２０％～３０％的引气粉煤灰混凝土，其不但可以减少水泥用量，降低造价，还可以减小氯离子在混凝土中的渗透性。
融雪剂对混凝土路面剥蚀破坏机理
及预防措施的研究
目前我国正在进行大规模基础工程建设，尤其在北方地区修建大量混凝土高级公路、桥梁和机场跑道，普及融雪剂对混凝土破坏理论和在混凝土配合比设计时采取防治盐冻破坏的技术措施是一项非常紧迫的工作。
１ 融雪剂对混凝土路面剥蚀破坏机理
１．１ 融雪剂的主要成分
ＮａＣｌ是在道路工程中最常用的除冰盐成分之一，它原料易得、价格便宜，但它的融冰雪效果只能达到－１５ ℃左右，只能适用于一般低温条
件。ＣａＣｌ２具有很强的吸湿性，溶解度大，降低冰点效果好，它的融冰雪温度可以达到－３１ ℃左右，虽然对道路表面有润滑作用，但易使路面抗滑性能下降，并使人的皮肤过敏和烫伤等，不便于施工，另外较氯化钠成本高。因此公路部门为了取长补短常把ＮａＣｌ和ＣａＣｌ２混合使用，这样可以得到既经济、融雪效果又好的新型除冰盐。
１．２ 混凝土盐冻破坏的主要特征
根据现场盐冻破坏的调研，结合试验室盐冻破坏试验的观察，可以归纳出盐冻破坏有别于其他破坏的主要特征：① 破坏从表面开始，砂浆层先剥落，然后逐步向内部发展，造成表面骨料暴露，凹凸不平，但剥落层下面的混凝土依然保持坚硬完好，因此采用传统钻心取样测强的方法查不出破坏原因；② 破坏发展远比其他种类的破坏快，非引气混凝土往往在撒融雪剂一二个冬季后就可发现破坏；③ 在没有受干扰的破坏部位如桥梁底部，常能看到分层剥蚀的痕迹和白色的盐结晶体，现场检验有咸味；④ 在混凝土遭受破坏的截面上，可清楚看到分层剥蚀的痕迹；⑤ 在出现的剥蚀表面及裂纹内可见白色粉末ＮａＣｌ晶体。
１．３ 融雪剂对混凝土路面的物理剥蚀破坏机理
美国混凝土学会认为融雪剂对混凝土的物理作用是混凝土破坏的主要原因，而物理破坏的主要表现是剥蚀。当温度降低时，混凝土中可冻水将产生约９％的体积膨胀，从而产生结冰压力。当混凝土的饱水度达到或超过临界饱水度时，混凝土就受到拉应力作用，并因冻融循环的增加，破坏不断加剧。若混凝土中含有大量的盐，将致使混凝土中平衡的饱水度也愈高。有相关的试验表明，混凝土中含盐量愈高，混凝土毛细孔中孔隙液达到平衡的时间愈短，即很快就能够达到饱和，并且在失水的情况下，含盐量高的混凝土达到平衡的时间愈长，即更难失水。因此，对于使用融雪剂时，由于盐的吸湿性和保水性，含盐混凝土中的初
始饱水度明显比不含除冰盐的高，含有更多的可冻水，受冻时就会产生更高的结冰压力。当混凝土中的水结冰之后，孔溶液质量盐浓度增大，与环境形成盐质量浓度差而产生一个渗透压。混凝土内产生的渗透压增大，饱水度提高，结冰压力增加，加剧了混凝土的受冻破坏，这是冻融环境下除冰盐对混凝土物理剥蚀破坏的主要机理。同时，融雪剂使冰雪融化时将吸收大量的热量，使冰雪层下的混凝土温度剧降，也导致额外的冻害，以及混凝土表面和内部之间的盐浓度梯度使混凝土受冻时因分层结冰而产生应力差等，都使破坏力增加，导致混凝土的层层剥落。
１．４ 融雪剂对混凝土的化学剥蚀破坏机理
ＮａＣｌ组分对含有活性骨料的混凝土来说，从外部渗透时可能加速碱骨料反应而破坏混凝土结构，但对于非活性骨料，混凝土结构几乎不受影
响。ＣａＣｌ２组分与ＮａＣｌ比较具有强烈的化学侵蚀作用。质量浓度超过２０％的ＣａＣｌ２溶液在不同温度下表现出不同的破坏特征。混凝土中的
Ｃａ（ＯＨ）２与ＣａＣｌ２反应生成３ＣａＯ·ＣａＣｌ２·
１５Ｈ２Ｏ复盐，它是属于膨胀性产物，即其形成要产生膨胀。由于复盐主要集中在混凝土表层，因而表层混凝土要膨胀，同时混凝土内部要收缩，在这种外胀内缩作用下，很容易引起表面剥落。根据混凝土的盐冻破坏机理和破坏特征，本文通过改变混凝土的水灰比、掺入引气剂、掺加粉煤灰等掺合料的办法，提高混凝土抗盐冻性能，取得了较为理想的效果。
２ 水灰质量比对预防混凝土剥蚀破坏的研究
２．１ 混凝土的配合比方案
２．１．１ 原材料
水，自来水；水泥，某牌３２．５强度等级道路硅酸盐水泥，初凝时间１４５ｍｉｎ，终凝时间１９５ｍｉｎ；砂，河砂，细度模数为２．６２，属中砂，含泥率为０．８％；碎石：最大粒径为２６．５ｃｍ 连续级配的石灰岩，压碎值为４．７％ （＜１０％），含泥量为０．８９％（＜１％）。
２．１．２ 混凝土配合比设计
根据已有文献资料，本试验对比２种水灰质量比混凝土试件，配比方案见表１。
表１ 混凝土配合比混凝土
配合比／（ｋｇ·ｍ－３）水水泥砂碎石坍落度／ｃｍ２８ｄ强度
／ＭＰａＲ４０ １４５ ３５７ ６４３ １ ３０５ １．８ ３２．４
Ｒ５０ １８５ ３７０ ６２５ １ ２０７ ３．３ ２６．０
试件成型后在室内２０℃±５℃静置１ｄ，然后拆模编号，放在标准养护室，温度２０℃±３℃，相对湿度９０％以上，养护至２８ｄ后取出，做盐冻循环试验。
２．２ 冻融循环试验及数据分析
混凝土的冻融循环试验参照ＧＢＪ８２—８５《普
通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中抗冻性能试验的“快冻法”进行。本试验冻融过程中通过测定混凝土的相对动弹性模量和质量损失，反应混凝土内部与表面受到损伤的程度。因为相对动弹性模量本身，反应的是混凝土内部微裂缝开展情况，质量损失反应混凝土表面的破坏程度，达到一定程度的质量损失，混凝土表面剥落会造成骨料或增强材料暴露。
根据ＧＢＪ８２—８５规定，本文所有试验都采用相对动弹性模量下降到６０％或质量损失超过５％作为混凝土试件破坏的标准，按此标准达到破坏的试件终止试验，且不超过３００次冻融循环为限。
现将测得Ｒ４０和Ｒ５０分别在ＮａＣｌ和ＣａＣｌ２的质量分数为２０％的溶液中进行冻融循环。混凝土试件在质量分数为２０％ＣａＣｌ２溶液中进行冻融循环；＊－３表示混凝土试件在质量分数为２０％ＮａＣｌ溶液中进行冻融循环（下同），根据以上试验结果，可得水灰质量比为０．４的混凝土抗盐冻循环次数约为７５次，而水灰质量比为０．５的混凝土抗盐冻循环次数为２５～５０次。且均以相对动弹性模量下降至６０％以下为破坏标准。
减小水灰比，必然导致混凝土中毛细孔数量和孔径的减小及可冻水减少。根据盐冻破坏理论，当混凝土试件与盐溶液接触时，因盐的吸湿性和渗透压的作用，水分将向表层迁移。显然，水灰比减小，混凝土表层饱水度的增加也减慢，因而剥蚀就减轻。
所以，水灰比增大时混凝土的抗盐冻性下降，且随冻融循环次数的增多更为明显。与一般混凝土的抗冻性类似，水灰比对混凝土抗盐冻性的不利影响主要体现在其对平均气泡间距、可冻水含量和混凝土强度的负面影响上。根据我国的具体条件，为配制高抗盐冻性混凝土，建议水灰质量比控制在０．４５内，最好小于０．４０。水灰质量比减小，在提高混凝土抗剥蚀性能的同时，也有利于钢筋的阻锈作用和抑制混凝土的碳化。
３ 引气剂对预防混凝土剥蚀破坏的研究
对于引气剂的使用，我国《水运工程混凝土质量控制标准》、《普通混凝土配合比设计规程》均要求：有抗冻要求的混凝土，必须或应掺用引气剂。掺用引气剂使混凝土含气量增加，在提高混凝土抗冻性的同时，也会引起混凝土抗压强度的下降。试验表明：当掺引气剂混凝土的水灰质量比小于０．５时，含气量每增加１％，强度约损失５％；水灰质量比大于０．５时，含气量每增加１％，强度降低７％。加入引气剂后，２０～３０ＭＰａ的普通混凝土强度降低５％～１０％。因此引气剂在使用时，要注意掺量问题。
有研究表明，在ＮａＣｌ的质量分数３．０％的盐冻破坏试验中，随着含气量增大，混凝土的剥蚀破坏明显下降。当含气量大于５％时，混凝土盐冻破坏可显著改善。所以，本试验配制的混凝土含气量尽量控制在３％～５％。
３．１ 引气混凝土配合比方案
（１）原材料。引气剂，上海麦斯特公司生产的Ｍｉｃｒｏ－Ａｉｒ ２０２型引气剂，该引气剂属高性能混凝土引气剂，推荐掺量为０．００５％～０．０１５％，其他材料同上。
（２）混凝土配合比设计。为了保持试件的一致性和可比性，混凝土配合比设计除添加水泥质量１／万引气剂以外，并无其他变化，利用直读式含气量测定仪测得Ｒ４０ＡＥ 的含气为３．８％，Ｒ５０ＡＥ的含气量为４．１％。
３．２ 引气混凝土冻融循环试验及数据分析
将测得Ｒ４０ＡＥ 和Ｒ５０ＡＥ 分别在ＮａＣｌ和ＣａＣｌ２的质量分数为２０％溶液中进行冻融循环的混凝土的质量损失及相对动弹性模量变化试验。
无论是Ｒ４０ＡＥ还是Ｒ５０ＡＥ混凝土，在不同的冻融介质中，只要添加了引气剂，其抗冻融次数均可达到３００次以上。这是由于引气剂在混凝土中能引入很多均匀分布的微小气泡，彻底改变了普通混凝土原来仅有１．８％含气量的混凝土中内部结构。实践证明，有利于混凝土抗冻耐久性的孔结构是：大孔较少，小孔、微孔较多，孔分布均匀。掺加引气剂改善混凝土抗冻性的原理就在于混凝土中孔结构得到显著改善，细小而封闭的球形孔隙切断了毛细孔渗水的通道，大大提高了混凝土的抗渗性，降低了混凝土的饱水程度和冰点。另外，这些球形孔可以成为冰、水迁移的“蓄水池”，缓冲结冰引起的静水压和渗透压，所以引气混凝土的抗盐冻融能力大幅提高。
试验表明，普通混凝土相对动弹性模量下降很快，在盐溶液中冻融循环不超过５０次，而掺引气剂的试件相对动弹性模量下降缓慢，说明掺入引气剂，抗冻性明显提高，可达３００次冻融循环以上。掺引气剂的混凝土，强度虽低于不掺引气剂的混凝土，但是提高了混凝土的抗渗和抗冻性。同时，低水灰比的引气混凝土的抗渗性和抗冻性明显高于普通混凝土。可见，引气剂对混凝土抗盐冻性的影响明显比水胶比多。同时也有资料表明，通过引气剂适当增加混凝土中的含气量，可以提高混凝土的抗渗性能，但是当含气量高达６％～８％时，反而会使抗渗性能急剧下降。因此，控制适宜的引气量是混凝土引气技术的关键。
４ 粉煤灰对预防混凝土剥蚀破坏的研究
４．１ 粉煤灰混凝土的配合比方案
４．１．１ 原材料
粉煤灰：某电厂生产的Ｉ级粉煤灰，属优质低钙灰。粉煤灰的品质对混凝土抗冻融性能有较大的影响。各项指标中需水量比和烧失量是主要影响指标。
４．１．２ 粉煤灰混凝土配合比设计
试验采用的水灰质量比为０．４，掺加引气剂的粉煤灰混凝土配合比设计。粉煤灰取代率为１０％～３０％，间隔为１０％，超量取代水泥，超代系
数取１．３。具体配合比方案见表５。
根据ＧＢ／Ｔ５００８０—２００２普通混凝土拌和物
性能试验方法标准，实测Ｆ１０Ｒ４０ＡＥ的含气量为３．８％，Ｆ２０Ｒ４０ＡＥ的含气量为４．０％，Ｆ３０Ｒ４０ＡＥ的含气量为４．２％。
４．２ 粉煤灰混凝土冻融循环试验数据分析
将试验结果绘制出各项指标与冻融循环次数
掺加粉煤灰的引气混凝土的抗盐冻性能，随粉煤灰掺量的增加有所提高，其中掺量为２０％和３０％基本相当，且均能达到３００次以上的冻融循环次数。
粉煤灰改善混凝土抗渗性等性能的主要机理在于：粉煤灰的火山灰活性可以产生二次水化作用，其微珠状形态具有增大混凝土的流动性、减少泌水、改善和易性及减水作用，其微细颗粒均匀分布在水泥浆中，可填充孔隙，改善混凝土孔结构，同时还可降低水化热，抑制碱－骨料反应。
粉煤灰的掺入改善了混凝土内部的微观结构和水化产物的组成，混凝土孔隙率降低，孔径细化，使混凝土对氯离子渗透的扩散阻力提高。由于火山灰效应，减少了粗大晶体颗粒的水化产物Ｃａ（ＯＨ）２的数量并生成强度更高、稳定性更优、数量更多的低碱度Ｃ－Ｓ－Ｈ 凝胶。同时掺和料粉末的密实填充作用会使水泥石结构和界面结构更加致密；降低了氯离子在混凝土中的渗透速率，从而延长了氯离子渗透到混凝土内部的时间。
５ 结语
水灰比决定混凝土的孔结构特征，随着水灰比的增大，混凝土的孔隙率增大，连通的毛细孔增多，使混凝土的抗氯离子渗透性能降低。同时混凝土中水泥浆体与骨料的界面过渡区的内部裂缝和连通孔隙则进一步提高其抗盐冻性能及抗降低其氯离子渗透性能。
引气混凝土强度低于不掺引气剂的混凝土，但抗氯离子渗透性较高，同时降低了冰点，提高了混凝土的抗冻性。同时，低水灰比的引气混凝土的抗冻性明显高于普通混凝土。引气剂对混凝土抗盐冻性的影响明显比水胶比多。
在水灰比相同的条件下，矿物掺和料对混凝土的抗氯离子渗透性能有一定的改善作用。一方面由于火山灰效应和掺和料密实填充效应，降低了混凝土的孔隙率，改善了孔隙特征，且减少了Ｃａ（ＯＨ）２的数量，优化了界面结构，使混凝土对氯离子渗透的扩散阻碍能力提高；另一方面粉煤灰提高了混凝土对氯离子的固化能力，使得氯离子在混凝土中的渗透速度降低，提高了混凝土的抗氯离子渗透的能力。
综上所述，建议有冰冻要求地区，路用混凝土采用低水灰质量比（０．４以下）的引气混凝土，有条件的建议同时采用超代系数为１．３，掺量为２０％～３０％的引气粉煤灰混凝土，其不但可以减少水泥用量，降低造价，还可以减小氯离子在混凝土中的渗透性。
