道路鹽，每年冬天都會在提供多用途的幫助，以保護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。工程師對此已經知道了有一段時間了。通常用作除冰劑的氯化鈣鹽與混凝土中的氫氧化鈣反應，形成導致路面破碎的化學副產物。 來自德雷克塞爾大學的土木工程師正在制定一個新的具體方案，使用的是從熔爐中提取出來的產品，它可以自己抵御化學侵蝕的力量。

    每年冬季僅賓夕法尼亞州就會使用超過90萬噸的除冰鹽。 而東北部的冬季則對運輸部門施加壓力，要求保持道路清潔，而除冰機是該過程的有效部分，它也有助于對每年需要修補和修理的數千公里的道路。

    德雷克塞爾工程學院助理教授，新進和可持續基礎設施材料研究組主任Yaghoob Farnam博士正在尋找解決這個問題的具體方法。 Farnam創造了一種使用來自煤窯的粉煤灰，礦渣和二氧化硅煙殘留物以及熔煉過程的方法 - 一種新的混凝土混合物，因為它不與道路鹽反應而更耐用。 他最近在水泥和混凝土復合材料雜志上發表了他的研究成果。

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

    Farnam的工作目標是產生一種與目前用于建設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形成稱為氯化鈣的化合物的成分。這種化學物質在形成時傾向于膨脹，當該反應發生在水泥孔中時，會引起降解和開裂。法納姆的研究使他得出結論，這些“輔助膠凝材料”可以與氯化鈣除冰鹽接觸時更好地替代為混合物。

    在德雷克塞爾大學的助理教授Yaghoob Farnam的實驗室，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的化學變質的混凝土。 來源：德雷克塞爾大學“使用這些電力行業副產品有很大一部分推動力是因為它們占據空間，并且其中一些可能對環境有害。Farnam說， ”我們認為，由于使用回收材料，部分副產品如粉煤灰，礦渣和硅灰可用于制造既耐用又便宜的混凝土。

    為了檢驗他的理論，Farman的實驗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”樣品進行比較，這是道路中最常用的類型的樣品。 他的發現證實了他的假設，即含有較多水泥替代材料的樣品并沒有產生大量的氯化鈣。

    通過聲發射、x射線和顯微術，對普通硅酸鹽水泥樣品的檢測。發現在經過8天的實驗后，由于酰氯酸鈣的形成而造成的損傷，而在試驗期間，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，當與混凝土反應時，較高濃度的氯化鈣產生更多的次氯酸鈣。 所以從理論上說，在道路上使用較低濃度的氯化鈣可能有助于延長其壽命，但也會使其作為除冰劑的效果變得較差。

    “另外一個值得關注問題是，即使混凝土沒有經歷凍融循環，也可能形成次氯酸鈣，這是在室溫下可能發生的化學反應，所以即使在沒有形成冰的情況下，當道路被預先鹽化時也可能發生。并且由于這些鹽在暴風雪之后仍然存在于表面上，因此反應將繼續破壞道路，因此，為了保護基礎設施，盡可能減少這種反應變得至關重要。

    Farnam的實驗室將繼續尋找改進我們的基礎設施使用的材料的方法。他們目前正在尋找一種方法，通過使用能防止次氯酸鈣形成的細菌來在混凝土表面上形成保護層。

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責任編輯：殷鵬飛

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