通过掺用矿渣粉及改善浇筑工艺以减少混凝土表面剥蚀破坏
一、什么是混凝土剥蚀破坏？
剥蚀破坏是一种混凝土表面缺陷（硬化混凝土表面的剥落），是由于混凝土长期暴露于冻融环境所造成的。混凝土表面剥蚀破坏的基本机制是混凝土孔隙水在冻结时发生膨胀从而产生了很大的内应力导致混凝土内部微观结构破坏。
当混凝土内部气隙系统不充分时，由于无法承载水结冰所产生的膨胀应力从而导致混凝土表面发生剥蚀破坏。
图1 混凝土路面典型剥蚀破坏
冻融循环次数是决定混凝土劣化是否存在、劣化严重程度的关键性因素。当混凝土表面部分发生剥落但未见粗骨料时，属轻度剥落；当骨料可见且暴露深度达3/8英寸时，属中度剥落；当骨料严重突出或从混凝土硬化浆体中脱落时，属重度剥落。
除冰化学品[1]如氯化钙、氯化镁等由于结晶会造成混凝土内部应力显著增加，加重混凝土负荷，应尽量避免。
此外，除冰化学品可以通过降低卤水（盐/水）溶液的冻结温度，从而会增加冻融循环的次数。
在经历冻融循环的气候条件下，城市街道和高速公路几乎都会使用除冰化学品；尽管房主不太可能直接将除冰化学品直接撒在自家车道上，但高盐含量的冰雪混合物可能会从停放的汽车上滴落到车道或者地板上面。
二、如何提高混凝土的抗剥蚀性能？
为增加混凝土的抗剥蚀性能，应遵循以下几点：
1.混凝土水胶比应低于0.45。
2.混凝土胶凝系数至少为564 lbs/yd3[2]。
3.混凝土配比应遵循ACI 211相关规定，所用骨料应级配合理、表面洁净（ASTM C33）。
4.混凝土引气量应符合ACI 318（表4.4.1）的相关规定，气隙系统平均间隔系数（ASTM C 457）不应超过0.20mm（ACI 212.3R）。
5.混凝土表面应做适当处理。
a)混凝土表面还存在离析水时，不要进行表面修整（可能会导致混凝土表面水胶比增加）。
b)不要在修整混凝土表面时洒水（可能会导致混凝土表面水胶比增加）。
c)不要用钢制抹刀处理引气混凝土表面（会减少或消除混凝土表面的气孔），应使用镁质或木质工具。
d)在使用振动式整平板时应谨慎操作（可能会导致空气流失和混凝土表面砂浆层变薄）。
e)在干燥多风的天气浇筑混凝土时应谨慎操作（可能导致混凝土表面水化不完全及面层弱化）。
f)不要过度修整混凝土表面（可能导致混凝土面层气孔流失）。
6.混凝土应适当养护[3]。
a)应在混凝土表面覆盖湿的粗麻布或喷洒养护剂。混凝土应在不损坏其表面的情况下尽早开始养护，并应持续养护7天或直到混凝土强度达到其设计强度的70%。
b)在经历冻融循环或使用除冰化学品之前，混凝土应在自然条件下保持干燥至少1个月（NRMCA建议的时间则是1年）。
c)在混凝土合理养护期前，如混凝土需暴露于除冰化学品中，则应用密封材料对混凝土进行表面处理（混凝土密封材料，如硅烷、硅氧烷或亚麻籽油乳剂，没有直接证据证明它们可以防止混凝土剥落，但研究表明它们的使用可以增加混凝土的抗剥蚀破坏性能，特别在1年内）。
7.胶凝材料
a)粉煤灰—可能含有碳，会影响混凝土的含气量。根据ACI 318（见表4.2.3）以及ACI 301（见表4.2.2.8）相关规定，暴露于冻融环境和除冰盐环境下的混凝土中粉煤灰掺量不得超过25%。
b)矿渣粉—根据ACI 318（见表4.2.3）以及ACI 301（见表4.2.2.8）相关规定，矿渣粉掺量不得超过50%。
c)硅灰—根据ACI 318（见表4.2.3）以及ACI 301（见表4.2.2.8）相关规定，硅灰掺量不得超过10%。
d)三元混合料—根据ACI 318（见表4.2.3）以及ACI 301（见表4.2.2.8）相关规定，三元混合料中粉煤灰掺量不超过25%，硅灰掺量不超过10%，矿渣粉、粉煤灰和硅灰总掺量不超过50%。
三、矿粉与混凝土剥蚀破坏
经过合理的配比设计、浇筑修整及养护，掺矿渣粉的混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土抗剥蚀破坏性能相当。当在处于冻融环境下的混凝土中掺用矿渣粉时，还需考虑以下几点因素：
1.遵循ACI 318规范中关于冻融环境下的建议、
2.在混凝土配比中掺入矿渣粉时会延长凝结时间，混凝土凝结时间的增加与混凝土温度成反比，与矿渣粉掺量成正比。在进行混凝土配比设计时，应该考虑到矿渣粉对混凝土凝结时间的影响，合理的混凝土配比设计不应过度延长其凝结时间。
3.如混凝土配合比设计出现任何变化，如较长的凝结时间或较慢的流失速率可能会影响混凝土的饰面性能，请务必通知相关工作人员。
4.确保工作人员未在完工前将水排放到混凝土中。
图2 混凝土路面典型剥蚀破坏
参考文献
1.IS001 effective subsistence on concrete.
2.South Dakota research SD2002-01-G-TPF-5(042)-G.
3.ACI 308.