盐渍土地区混凝土腐蚀状况调查分析.pdf

第 2 8卷 第 4期 2 O 1 1年 1 2月 建 筑科 学与 J o u r n a 1 O f Ar c h i t e c t u r e 工程 学报 a n d Ci v i l En g i n e e r i n g V o 1 ． 2 8 No ． 4 De c ． 2 0 11 文 章 编 号 ： 1 6 7 3 — 2 0 4 9 ( 2 0 1 1 ) 0 4 一 O 1 2 1 — 0 6 0 盐渍 土地 区混凝 土腐蚀状况调查分析 周 纲 ， 李 少荣 ， 王掌军 ， 王冲锋。 ( 1 ．中交第一公路 勘察 设计 研究院有限公司 ， 陕西 西安7 1 0 0 7 5 ； 2 ．中煤西安设计工程有限责任公司 ， 陕西 西安7 1 0 0 5 4 ； 3 ．成都基准方 中建筑设计事务所 ， 四川 成都6 1 0 0 1 5 ) 摘要 ： 为 了研 究盐渍土地 区混凝土抗腐蚀性能， 在青海省格 尔木市察 尔汗盐湖盐渍土地区进行实地 走访 ， 调研盐渍土地区混凝土结构构件的腐蚀状况， 收集了多种混凝土防盐蚀 的有效措施 ， 对防盐 蚀措施和防护效果进行 了分析， 针对不同的工程结构总结出相应有效可行的防腐措施 。结果表明： 工程 结构 与 盐渍土 或 卤水接 触部 分的 腐蚀 最为 严重 ， 采取 了防腐 措施 的混 凝 土结构 构件腐 蚀较 轻 ， 提 高混凝 土 强度等 级和 增加 保护 层厚 度可 以适 应各种 类 型的混 凝 土结构 防腐 。研 究结果 可 为新建 混凝 土结 构构 件 的防腐提 供 参考 。 关 键词 ： 混凝 土耐 久性 ； 盐渍 土 ； 腐 蚀 ； 保 护层 厚度 中 图分类 号 ： TU7 6 1 ． 1 文 献标 志码 ： A I nv e s t i g a t i o n a nd An a l y s i s o n Co r r o s i o n S i t u a t i o n o f Co n c r e t e i n S a l i ne S o i l Re g i o n ZHOU Ga n g ，L I S h a o — r o n g ，WANG Z h a n g — j u n ，W ANG Ch o n g — f e n g 。 (1 ．CCCC Fi r s t Hi ghwa y Co ns u l t a n t s Co ．，Lt d，Xi ’ a n 71 0 07 5，Sha a nxi ，Chi na；2．Chi na Coa l Xi ’ a n En g i n e e r i n g De s i g n Co ． ，L t d，Xi ’ a n 7 1 0 0 5 4，S h a a n x i ，Ch i n a；3 ．Ch e n g d u J i z h u n F a n g z h o n g Ar c hi t e c t ur a l De s i gn As s o c i a t e s，Che n gdu 61 0 01 5，Si c hu an，Chi na ) Abs t r a c t ：I n o r de r t o s t u dy a nt i — c o r r o s i o n pe r f o r m a n c e of c o nc r e t e i n s a l i ne s o i l r e g i o n， a v i s i t wa s p a i d t o Ch a e r h a n s a l t l a k e s a l i n e s o i l r e g i o n i n Ge e r mu，Qi n g h a i Pr o v i n c e ．Au t h o r s r e s e a r c h e d t h e c o r r o s i o n s i t u a t i o n o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s a n d me mb e r s i n s a l i n e s o i l r e g i o n，c o l l e c t e d s e v e r a l e f f e c t i v e s a l i ne c or r o s i on m e a s u r e s o f c o nc r e t e，a n a l yz e d s a l i ne c o r r os i o n me a s ur e s a n d p r e v e nt i o n e f f e c t ，s umm a r i z e d t he c o r r e s p o ndi ng e f f e c t i v e a n d f e a s i b l e a n t i ～ c o r r os i o n me a s ur e s f o r d i f f e r e n t e ng i ne e r i n g s t r uc t u r e s ．Re s u l t s s ho w t ha t t h e e ng i ne e r i n g s t r uc t ur e s c o nt a c t e d wi t h s a l i ne s oi l o r s a l t y wa t e r a r e c or r o de d mos t s e r i o us ，c on c r e t e s t r u c t u r e s a n d me m be r s o f t a ki ng a nt i - c o r r os i o n me a s u r e s ha v e l e s s c o r r o s i on， i m p r o v i n g t he s t r e ng t h gr a de o f c o nc r e t e a n d i n c r e a s i n g t he pr o t e c t i v e l a ye r t h i c k ne s s c a n s u i t f or a l l ki nd s o f c on c r e t e s t r uc t u r e s ’a n t i — c o r r os i o n． The s t u dy r e s u l t s c a n pr o vi de r e f e r e nc e s f o r ne wl y bu i l t c o nc r e t e s t r u c t u r e s a nd me mbe r s ’a nt i — c or r o s i o n ． Ke y wo r ds ：c o nc r e t e du r a bi l i t y；s a l i n e s o i l ；c or r o s i o n；p r ot e c t i v e l a ye r t h i c k ne s s 引 目 盐渍土是不 同程度的盐碱化土的统称。中国盐 渍土 分布较 广 ， 青海 、 内蒙 古 、 新 疆 、 西 藏分 布着 大大 小小共 1 0 0 0多个盐湖 ， 这些地区气候干燥 ， 蒸发强 烈 ， 温度变化剧烈 ， 毛细水所引起 的积盐作用显著 ， 收 稿 日期 ： 2 0 1 1 — 1 0 1 6 基金项 目： 陕西省 自然科学基础研 究计 划项 目( 2 0 0 6 E z 0 8 ) 作者简介 ： 周纲 ( 1 9 7 1) ， 男， 陕西} 胃 南人 ， 高级工程师 ， 工程硕士 ， E ma i l ： 2 5 4 5 7 3 0 9 7 @q q ． c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 2 建 筑科 学与 工程 学报 2 O 1 1年 尤其是青海省格尔木市察尔汗盐湖地区土壤的盐渍 化程度特别高 。近年来 ， 随着高等级公路和铁路在 盐渍 土地 区的修建 ， 桥 涵构 筑物 大量 使用 了混 凝 土 ， 为 了研究 混凝 土抗 盐蚀 性 能 ， 保 证 混 凝 土 工 程 的耐 久性 ， 本 文 中笔 者实地 调研 了格 尔 木市周 边 的 G2 1 5 国道 沿线 、 青 藏铁 路沿 线 、 盐湖集 团 、 城北 村 、 格茫公 路、 G1 0 9国道沿线等地 ， 对这些地区的地下水水质 进行取样分析， 对既有建筑物 、 构筑物的盐蚀状况进 行 了调 研 ， 对 一些 防盐 蚀 措 施 的 效果 进 行 了考 察 分 析 和评 价 ， 为 盐渍 土 地 区新 建 工程 和 既有 工 程 建 筑 物 、 构筑物的混凝土防腐研究提供参考 。 1 格尔木市周边地下水水质分析 根 据 工 程地 下 水 水样 试 验 报 告 ， 给 出 了几 个 不 同地点 地下 水水 质情 况 ， 见 表 1 。 由表 1 可 以看 出 ， 卤水中 Na ， Mg 抖 ， C 1 一， s Oi 一离子含量较多 ， 其余 离 子 含 量 较 少 。根 据 《 公 路 工 程 地 质 勘 察 规 范 》 ( J T J 0 6 4 --9 8 ) E l l 附录 D的规定 ， 可判别在 工类场地 环境条件下地下水对混凝土的腐蚀等级： 强结晶类 腐蚀 、 无分解类腐 蚀 、 强或 中等结 晶分解 复合类腐蚀 。 表 1 地下水水质分析 结果 Ta b ． 1 An a l y t i c a l Re s u l t s f o r Qu a l i t y o f Gr o u n d Wa t e r 水样 阳离子质量浓度／ ( mg L ) 阴离子质量浓度／ ( mgL ) C O2 质量浓度／ 总矿化度／ p H值 编号 K+ Na + C a 2 + Mg + C l S 0； HC o ( r a g L 一 ) ( mg L 一 ) 1 2 9 9 1 4 5 O 2 4 8 6 1 8 0 5 2 2 21 8 1 3 9 5 5 3 45 O 5 3 3 4 0 8 ． 3 2 8 5 2 O O 1 2 5 3 2 5 3 2 9 4 0 2 3 5 9 3 3 1 0 7 3 4 0 8 ． 2 3 1 8 1 1 8 4 7 8 6 1 1 7 9 8 1 7 5 O0 1 6 2 7 8 8 3 2 1 9 5 1 0 6 6 ． 3 4 2 6 3 5 2 1 7 O 9 5 5 1 7 3 8 7 8 7 71 5 1 4 8 4 9 4 41 O 1 3 8 0 6 0 8 ． 0 5 9 9 1 2 1 7 0 9 7 8 2 1 0 2 0 4 5 2 9 5 9 3 2 6 O 0 O O 9 6 5 5 4 8 5 2 2 O 8 ． 3 6 3 2 8 3 8 3 0 1 8 1 3 6 8 2 3 O 31 1 8 9 8 8 8 2 2 9 5 6 1 1 O O 3 1 2 2 4 0 6 ． 8 2 混凝土结构构件 的腐蚀现状 调 研 发 现 ， 盐 渍 土地 区混 凝 土结 构 构 件 的腐 蚀 程度与其所处的环境与土壤盐渍化程度高低有关。 受 卤水 和冻融 循环 共 同作用 下 的混凝 土结 构构 件腐蚀最严重 。某废弃的涵洞 ( 图 1 ) 在 卤水作用下 表面被侵蚀 ， 形成黄褐色的腐蚀产物 ， 混凝土表面起 皮 ， 棱角处混凝土脱落 ， 局部开裂 。排水道旁边的钢 筋混 凝 土 围栏 柱 ( 图 2 ) 根部 受 卤水 的冲刷 和 冻 融 作 用 ， 由于 柱保 护层 厚度 小 ， 钢筋外 层 混凝 土被 腐蚀 后 几乎 全部 掉 落 ， 暴 露 的钢 筋 严 重 锈蚀 。废 弃 1年 后 的混凝土光缆标 志( 图 3 ) ， 在盐水和冻融共 同作用 下 外层 水泥 掉皮 ， 初 始 断 裂 的 中 间部 分 的混 凝 土 裂 缝经腐蚀作用扩展并且有混凝土剥落 ， 端部 由于体 表面积大 ， 腐蚀更加严重 ， 混凝 土成蜂窝状 ， 脚轻轻 一 踩 ， 混 凝 土 即掉落 。 与盐渍土紧密接触 的混凝土结构构件 ， 腐蚀程 度严重 。被盐蚀 的里程碑基础底座 ( 图 4 ) 、 高压铁 塔 的混 凝 土塔脚 ( 图 5 ) ， 可 明显 看 出 ， 混 凝 土 表 面 凹 凸不平 ， 酥脆 脱 落 。混 凝 土 结 构 构 件 未 与盐 渍 土 接 触部分 ， 受地面上风 中携盐的腐蚀 ， 腐蚀程度较轻。 3 防盐蚀措施与 防护效果分析 近 年 来 ， 盐 渍 土对 混 凝 土 的腐 蚀 问题越 来 越 受 到 人们 的重 视 ， 针对 不 同 的结 构 及 构筑 物 采 取 了不 图 1 涵洞 的腐蚀情况 Fi g ．1 Co r r o s i o n S i t u a t i on o f Cul v e r t 图 2被 腐 蚀 的 围栏 柱 Fi g ．2 Co r r o d e d Fe nc e Pos t 同的防腐措施E 。 ] ， 本次调研 了解到的防护措施归纳 如下 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 6 建筑科 学与工程 学报 2 0 1 l阜 综上所述 ， 建筑物防腐 的关键是基础防腐 ， 而基 础 防腐 的现 有措施 主 要是 防水 措 施 ， 即 隔断 地 下 盐 渍 卤水对 混 凝土 的侵 蚀路 径 。 3 ． 7利用 混凝 土 自身 防腐特 性 防腐 混凝土 自身具有一定的防腐作用， 混凝土强度 越高 ， 内部孔隙越少 ， 密实性越好 ， 就能有效地 阻止 卤水渗透产生化学腐蚀 ， 因此 ， 提高混凝土的强度等 级 ( 盐渍 土 地 区宜 采 用 C 5 O混凝 土 ) 或增 加 混 凝 土 保 护层 厚度 ， 可 明显 提高 其 防腐效 果 。 青 藏 铁 路 过 察 尔 汗盐 湖 地 区建 有 1座 人 行 天 桥 。桥 墩底 部 高 1 m 范 围 内混 凝 土 局 部 加 粗 ( 图 1 8 ) ， 相 当于增加 了桥 墩 的保 护层 厚 度 ， 延 长 了使 用 寿命 ； 在桥墩下部与地 面接触处涂抹沥青并用 防水 卷 材包 裹来 防腐 。 图 1 8 桥墩 下部局部加粗 Fi g ． 1 8 Loc a l W i d e ni ng o f Lo we r Pa r t o f Br i dg e Pi e r 4 结语 ( 1 ) 根 据察 尔汗 盐湖 地 区的调查 可 知 ， 混 凝 土地 下结构如果不采取可靠的防腐措施 ， 使用寿命一般 为 3 ～5年 甚至 1 年 ， 本次 调研 中的光缆 、 里 程碑 、 围 栏柱等构筑物和涵洞 的混凝土严重剥蚀 、 碎裂。 ( 2 ) 公 路桥 涵构 筑物 在盐 渍土 地 区腐蚀 ， 有地 面 以下构造物 的腐蚀 、 卤水浸泡 冲刷的腐蚀以及地 面 上 风 中携 盐腐 蚀 的 问题 ， 但 以工 程 结 构 与 盐渍 土 或 卤水接 触部 分 的腐蚀 最 为严 重 。 ( 3 ) 采取防腐措施的工程结构， 其耐久性可得到 不 同程度的提高 ， 因此 ， 察尔汗盐湖地区的所有混凝 土建筑物 、 构筑物都应采取防盐蚀措施 。 ( 4 ) 采 取 防腐措 施 的工 程结 构 由于采 取 的措 施 不 同 ， 耐久 性 差 异 较 大 。 与 盐 渍 土 接 触 的 结 构 物 部 分， 防腐效果明显的措施 为： ①对 桥涵构筑物 ， 在其 外 围涂 抹 3遍 沥青 ， 然后 用 沥 青 浸 泡 防 渗 土工 布包 裹 ； ②对建 筑 物 ， 在 基础 外 围涂 抹 沥青 并 用 胶粘 接 1 层 防水 卷 材 ； ③ 对铁 道构 筑物 防腐 ， 由于考 虑到 其绝 缘性 能 ， 一 般 在构筑 物外 涂抹 沥青 并用 玻璃 钢包 裹 ， 玻璃钢用铁丝等箍住。暴露在地面上的结构物涂抹 3 遍 沥青 即可达 到较好 的防腐效 果 。 ( 5 ) 混凝土 自身也有一定 的防腐作用 ， 提高混凝 土 的强度 等 级 ( 盐 渍 土 地 区 宜 采 用 C 5 0混 凝 土 ) 或 增加混凝土保护层厚度 ， 可明显提高其 防腐效果 。 参 考文 献 ： Re f e r e n c e s： I- i ] J T J O 6 4 — 9 8 ， 公路工程地质勘察规范 [ s ] J TJ O 6 4 9 8， S p e c i f i c a t i o n f o r S u r v e y o f Hi g h wa y En g i n e e r i n g G e o l o g y [ S ] ． [ 2 ] 王小 生 ， 章洪庆 ， 薛 明 ， 等． 盐渍土地 区道路病 害与防 治[ J ] ． 同 济 大 学 学 报 ： 自然 科 学 版 ， 2 0 0 3 ， 3 1 ( 1 0 ) ： 1 1 78 — 1 1 82 ． W ANG Xi a o — s he n g，ZHANG Ho ng qi ng， XUE M i ng， e t a 1 ．Ro ad Di s e a s e a nd Tr e a t me n t i n Sa l i ne So i l Ar e a [ J ] ． J o u r n a l o f T o n g j i Un i v e r s i t y ： N a t u r a l S c i e n c e ， 2 0 03， 31 (1 0)： 1 1 78 — 11 82 ． [ 3 ] 张伟勤 ， 刘连新 ， 王潘劳 ， 等． 青海 高原盐渍 土对建筑物 腐蚀性的研究[ J ] ． 建筑技术 ， 2 0 0 4 ， 3 5 ( 4 ) ： 2 5 4 — 2 5 6 ． ZH ANG W e i — qi n， LI U Li a n - x i n， W ANG Pa n - l a o， e t a 1 ． S t u d y o n Co r r o s i v i t y o f S a l i n i z e d S o i l o f Qi n g h a i Pl a t e a u t o B u i l d i n g s [ J ] ． Ar c h i t e c t u r e Te c h n o l o g y ， 2 0 0 4 ， 3 5 ( 4)： 2 54 — 25 6． [ 4 ] 雷 晓峰． 盐 湖区桥 涵设计建 造的 主要技术 难题 及对 策 [ J ] ． 铁道工程学报 ， 2 0 1 0 ( 6 ) ： 6 5 — 6 9 ． LEI Xi a o — f e ng ．Te c hn i c a l Pr o bl e ms a nd S ol u t i ons t o De s i gn a n d Cons t r uc t i o n o f Br i d ge a n d Cul ve r t i n Sa l t — l a k e A r e a [ J ] ． J o u r n a l o f R a i l w a y E n g i n e e r i n g S o c i e t y ， 2O1 0( 6)： 65 — 69 ． [ 5 ] 李俊 ， 尹健． 道路高性能 昆凝土耐久性研究 与应用 [ J ] ． 混凝 土 ， 2 0 0 7 ( 9 ) ： 9 8 — 1 0 1 ． L I J u n ， YI N J i a n ． S t u d y o n Du r a b i l i t y a n d Ap p l i c a t i o n o f R o a d Hi g h P e r f o r ma n c e C o n c r e t e [ J ] ． C o n c r e t e ， 2 0 0 7 ( 9)： 9 8 — 1 0 1． [ 第 2 8卷卷终] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m