道路鹽，每年冬天都會(huì)在提供多用途的幫助，以保護(hù)道路免受冰凍并且維持安全駕駛條件，正在緩慢地退化由其制造而成的混凝土。工程師對(duì)此已經(jīng)知道了有一段時(shí)間了。通常用作除冰劑的氯化鈣鹽與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)，形成導(dǎo)致路面破碎的化學(xué)副產(chǎn)物。 來(lái)自德雷克塞爾大學(xué)的土木工程師正在制定一個(gè)新的具體方案，使用的是從熔爐中提取出來(lái)的產(chǎn)品，它可以自己抵御化學(xué)侵蝕的力量。

    每年冬季僅賓夕法尼亞州就會(huì)使用超過(guò)90萬(wàn)噸的除冰鹽。 而東北部的冬季則對(duì)運(yùn)輸部門施加壓力，要求保持道路清潔，而除冰機(jī)是該過(guò)程的有效部分，它也有助于對(duì)每年需要修補(bǔ)和修理的數(shù)千公里的道路。

    德雷克塞爾工程學(xué)院助理教授，新進(jìn)和可持續(xù)基礎(chǔ)設(shè)施材料研究組主任Yaghoob Farnam博士正在尋找解決這個(gè)問(wèn)題的具體方法。 Farnam創(chuàng)造了一種使用來(lái)自煤窯的粉煤灰，礦渣和二氧化硅煙殘留物以及熔煉過(guò)程的方法 - 一種新的混凝土混合物，因?yàn)樗慌c道路鹽反應(yīng)而更耐用。 他最近在水泥和混凝土復(fù)合材料雜志上發(fā)表了他的研究成果。

    “許多交通運(yùn)輸部門減少了用來(lái)融化冰雪的氯化鈣，盡管這樣做效率非常高，但是它也被認(rèn)為是非常具有破壞性的。” Farnam說(shuō)，“這項(xiàng)研究證明，采用交替膠凝材料制作混凝土，可以避免破壞性化學(xué)反應(yīng)，并繼續(xù)使用氯化鈣。”

    Farnam的工作目標(biāo)是產(chǎn)生一種與目前用于建設(shè)道路的混凝土混合物，其中含有較少的氫氧化鈣與道路鹽反應(yīng)形成稱為氯化鈣的化合物的成分。這種化學(xué)物質(zhì)在形成時(shí)傾向于膨脹，當(dāng)該反應(yīng)發(fā)生在水泥孔中時(shí)，會(huì)引起降解和開裂。法納姆的研究使他得出結(jié)論，這些“輔助膠凝材料”可以與氯化鈣除冰鹽接觸時(shí)更好地替代為混合物。

    在德雷克塞爾大學(xué)的助理教授Yaghoob Farnam的實(shí)驗(yàn)室，研究人員正在使用回收材料，如礦渣，硅粉和粉煤灰，以制造能夠承受混凝土與道路鹽反應(yīng)的化學(xué)變質(zhì)的混凝土。 來(lái)源：德雷克塞爾大學(xué)“使用這些電力行業(yè)副產(chǎn)品有很大一部分推動(dòng)力是因?yàn)樗鼈冋紦?jù)空間，并且其中一些可能對(duì)環(huán)境有害。Farnam說(shuō)， ”我們認(rèn)為，由于使用回收材料，部分副產(chǎn)品如粉煤灰，礦渣和硅灰可用于制造既耐用又便宜的混凝土。

    為了檢驗(yàn)他的理論，F(xiàn)arman的實(shí)驗(yàn)室制造的水泥樣品采用不同的粉煤灰摻量、硅粉、礦渣，并將其與“普通波特蘭水泥”樣品進(jìn)行比較，這是道路中最常用的類型的樣品。 他的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了他的假設(shè)，即含有較多水泥替代材料的樣品并沒(méi)有產(chǎn)生大量的氯化鈣。

    通過(guò)聲發(fā)射、x射線和顯微術(shù)，對(duì)普通硅酸鹽水泥樣品的檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過(guò)8天的實(shí)驗(yàn)后，由于酰氯酸鈣的形成而造成的損傷，而在試驗(yàn)期間，添加適量的粉煤灰、硅灰和礦渣的樣品未顯示出損傷。

    研究還表明，當(dāng)與混凝土反應(yīng)時(shí)，較高濃度的氯化鈣產(chǎn)生更多的次氯酸鈣。 所以從理論上說(shuō)，在道路上使用較低濃度的氯化鈣可能有助于延長(zhǎng)其壽命，但也會(huì)使其作為除冰劑的效果變得較差。

    “另外一個(gè)值得關(guān)注問(wèn)題是，即使混凝土沒(méi)有經(jīng)歷凍融循環(huán)，也可能形成次氯酸鈣，這是在室溫下可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，所以即使在沒(méi)有形成冰的情況下，當(dāng)?shù)缆繁活A(yù)先鹽化時(shí)也可能發(fā)生。并且由于這些鹽在暴風(fēng)雪之后仍然存在于表面上，因此反應(yīng)將繼續(xù)破壞道路，因此，為了保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施，盡可能減少這種反應(yīng)變得至關(guān)重要。

    Farnam的實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)尋找改進(jìn)我們的基礎(chǔ)設(shè)施使用的材料的方法。他們目前正在尋找一種方法，通過(guò)使用能防止次氯酸鈣形成的細(xì)菌來(lái)在混凝土表面上形成保護(hù)層。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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