研究人员发现,在美国各地的道路和桥梁上使用的常见氯化镁除冰剂可能造成比以前想象的更多的损害。
此外,使用标准目视检查不太可能检测到这种损害,这是评估桥梁健康状况的典型方法。
来自华盛顿州立大学和蒙大拿州立大学的研究人员发现,在实验室中暴露于氯化镁的混凝土样品反复冻融循环比暴露在岩盐中的样品失去了更多的强度 - 即使它们没有显示出损坏的视觉迹象。
研究人员在“水泥与混凝土研究”杂志上报道了他们的工作。
这项工作由美国和俄勒冈州交通部以及中国国家自然科学基金会资助。
大约20年前,美国的运输官员开始使用氯化镁。像岩盐一样,氯化镁可以防止在道路上形成冰。它非常适用,特别是在极度寒冷的温度下,当岩盐停止工作时。氯化镁也被认为是一种更环保的岩盐替代品。在美国,大约20个受寒冷天气影响的州使用氯化镁控制冰雪,有时与其他治疗相结合,或者在少数情况下,作为唯一的治疗方法。近几十年来,包括使用氯化镁在内的新疗法改善了冬季道路的驾驶条件。
与此同时,研究人员已经知道,许多类型的道路盐,包括氯化镁,会降解混凝土,导致物理和化学变质。但是,他们缺乏对混凝土中微小微观变化的清晰认识,这些微观变化会在较大尺度上产生相当大的影响。
在由华盛顿大学土木与环境工程系副教授施明明领导的研究中,研究人员能够揭示纳米级晶体在混凝土样品中的形成过程。这些晶体的形成导致混凝土中的应力积累和钙浸出,这两者都显着降低了其强度。
他们还发现,即使在10次加速的冷冻和解冻循环后,没有一种氯化镁样品显示出任何典型的可见的窘迫。
除了实验室观察外,研究人员还测试了每年用氯化镁处理过的约10个俄勒冈州桥面板的样品核心。他们发现,在抗拉强度的分裂方面存在显着的折衷,抗拉强度是一种影响抗裂性和承载能力的特性,高达50%。他们还看到混凝土的显微硬度降低了60%。最糟糕的效果通常发生在样品内半英寸到一英寸处,而不是在混凝土表面上。
一些在混凝土中有明显退化的样品在桥梁检查中被评为良好或令人满意。
Shi将化学物质的无形降解和混凝土软化与老化骨质疏松症骨骼的情况进行了比较。
“对于岩盐,你可以看到有一个问题,由于可见的症状,如鳞片和剥落;”他说。 “但就氯化镁而言,当你看到某些东西时,可能为时已晚。”
Shi正在组织一个关于整体和可持续冬季道路治疗的交通官员的网络研讨会系列。