渠道工程混凝土襯砌結(jié)構(gòu)鹽漬化侵蝕機(jī)理與應(yīng)對(duì)策略

楊瑤　許麗　張勤玲

摘 要：在渠道工程施工的過(guò)程中，水質(zhì)侵蝕是導(dǎo)致混凝土襯砌結(jié)構(gòu)遭到破壞的主要原因之一?；诖耍撐耐ㄟ^(guò)對(duì)渠道工程混凝土襯砌結(jié)構(gòu)鹽漬化侵蝕機(jī)理展開(kāi)分析，提出了相應(yīng)的防侵蝕措施，從而為關(guān)注這一話題的人們提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：渠道工程 混凝土襯砌結(jié)構(gòu) 鹽漬化 侵蝕機(jī)理 應(yīng)對(duì)策略

中圖分類(lèi)號(hào)：S156 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0062-02

在水利工程建設(shè)中，襯砌混凝土技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。而所謂的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，就是沿著隧道溝渠周邊修建的支護(hù)結(jié)構(gòu)，起到了防止渠道工程變形或坍塌的作用。所以，混凝土襯砌結(jié)構(gòu)質(zhì)量的好壞，將直接影響渠道工程的建設(shè)效果。但就目前來(lái)看，渠道工程的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)常常會(huì)遭受鹽漬化侵蝕，因此，有必要對(duì)該結(jié)構(gòu)的鹽漬化侵蝕機(jī)理和應(yīng)對(duì)策略展開(kāi)分析，從而更好地完成渠道工程的建設(shè)。

1 渠道工程混凝土襯砌結(jié)構(gòu)鹽漬化侵蝕機(jī)理分析

渠道工程混凝土襯砌結(jié)構(gòu)主要由混凝土構(gòu)成，而混凝土則是由水泥、砂石和其他多種材料復(fù)合而成的材料。在一定的時(shí)間內(nèi)，混凝土的強(qiáng)度將隨著使用時(shí)間的增加而增長(zhǎng)，并且在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。但在實(shí)際使用的過(guò)程中，由于周?chē)h(huán)境介質(zhì)中存有鹽、酸、堿等有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)會(huì)進(jìn)入到混凝土并且使襯砌結(jié)構(gòu)遭到破壞。所以，為了防止混凝土襯砌結(jié)構(gòu)遭到破壞，還需要對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生鹽漬化侵蝕的機(jī)理展開(kāi)分析，從而尋求相應(yīng)的策略進(jìn)行結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)。

（1）硅酸鹽侵蝕，一般情況下，進(jìn)行混凝土配制使用的水泥都是普通的硅酸鹽水泥。在混凝土凝結(jié)硬化的過(guò)程中，這些硅酸鹽礦物將與水發(fā)生水解反應(yīng)，并且生成硅酸鈣和氯酸鈣等水化產(chǎn)物，從而導(dǎo)致混凝土液相堿度下降。在硅酸鹽遭遇強(qiáng)堿之后，也會(huì)與之反應(yīng)，并生成氯酸鈉等物質(zhì)。在被堿性物質(zhì)浸透后，如果水泥又接觸到空氣，就會(huì)與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，并且生成碳酸鈉。而碳酸鈉并不溶于水，并且會(huì)通過(guò)不斷結(jié)晶導(dǎo)致水泥石膨脹破裂[1]。因此，在混凝土完全被堿液浸泡的情況下，水泥中的二氧化硅和三氧化二鋁等物質(zhì)就會(huì)導(dǎo)致混凝土受到侵蝕。而堿溶液的濃度越高，混凝土的侵蝕速度將越快。

（2）硫酸鹽侵蝕，在渠道工程混凝土襯砌結(jié)構(gòu)遭受的鹽類(lèi)侵蝕中，硫酸鹽侵蝕會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的破壞作用。通過(guò)與水泥石中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，并且生成石膏，就會(huì)導(dǎo)致水泥石遭到破壞。因?yàn)椋@些石膏將存留在水泥石的孔隙當(dāng)中，并且因?yàn)榻Y(jié)晶而出現(xiàn)體積膨脹現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致水泥石的結(jié)構(gòu)遭到破壞。同時(shí)，石膏還會(huì)與水泥石中的水化鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)。而其生成的高硫型水化硫氯酸鈣含有大量的結(jié)晶水，將會(huì)導(dǎo)致其體積擴(kuò)大到2.5倍，繼而使混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞。

（3）鎂鹽侵蝕，在渠道工程所處的環(huán)境中，鎂鹽將以硫酸鎂和氯化鎂的形式存在。在侵入到混凝土襯砌結(jié)構(gòu)后，這些物質(zhì)將與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，并且生成硫酸鈣和氫氧化鎂等物質(zhì)。而這些反應(yīng)物將與石膏發(fā)生硫酸鹽侵蝕，繼而對(duì)水泥石造成破壞。同時(shí)，由于氫氧化鎂和氯化鎂等物質(zhì)無(wú)膠結(jié)能力，所以也會(huì)影響混凝土的性能[2]。此外，如果在地下水中同時(shí)存有硫酸根離子和鎂離子，就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)遭到硫酸鹽和鎂鹽的雙重侵蝕。

（4）其他鹽類(lèi)的侵蝕，除了硫酸鹽、鎂鹽和硅酸鹽，氯鹽和銨鹽等鹽類(lèi)同樣會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生侵蝕。在外部氯離子滲透到混凝土中后，其會(huì)與混凝土中的氫氧化鈣等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并且生成氯化鈣和大量結(jié)晶水，從而生成體積幾倍大的固相化合物，繼而使混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞。而銨鹽中含有銨離子，會(huì)與氫氧化鈣反應(yīng)生成氨水。接觸到這些氨水后，混凝土介質(zhì)堿度將會(huì)降低，水泥水化產(chǎn)物也將得到分解[3]。隨著氨水濃度的增加，還會(huì)生成氨氣，從而導(dǎo)致混凝土遭到更為嚴(yán)重的侵蝕破壞。

2 渠道工程混凝土襯砌結(jié)構(gòu)鹽漬化侵蝕的應(yīng)對(duì)策略

（1）提高混凝土性能，為了防止渠道工程混凝土襯砌結(jié)構(gòu)遭受鹽漬化侵蝕，還需要使混凝土的性能得到提高。首先，在水泥材料選擇方面，應(yīng)該根據(jù)腐蝕環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃嗥贩N的選擇。為此，還應(yīng)該選對(duì)環(huán)境水介質(zhì)的腐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而了解環(huán)境介質(zhì)水酸堿度和硫酸鹽、鎂鹽等各種鹽類(lèi)的含量。根據(jù)混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的鹽漬化侵蝕機(jī)理，應(yīng)該選擇抗硫酸鹽、硅酸鹽和鎂鹽等鹽類(lèi)的水泥品種。在混凝土施工的過(guò)程中，也應(yīng)該添加粉煤灰和硅粉等物質(zhì)，從而在提升混凝土密實(shí)性的同時(shí)，減少硅酸鈣等物質(zhì)溶出的可能性[4]。此外，還需要嚴(yán)格控制混凝土的單位水泥用量和水灰比。

（2）增大構(gòu)件斷面尺寸，在渠道工程所處的氣候環(huán)境相對(duì)較好的情況下，如果混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的鹽漬化程度尚且較低，就可以通過(guò)增大混凝土構(gòu)件斷面尺寸提高結(jié)構(gòu)的耐久性，從而防止結(jié)構(gòu)受到鹽類(lèi)物質(zhì)侵蝕。但是，如果工程所處的氣候條件較差，該地區(qū)的鹽漬化程度也較高，還需要進(jìn)行混凝土保護(hù)層厚度和截面的加大，從而降低混凝土的腐蝕速度。因?yàn)椋m當(dāng)增加鋼筋保護(hù)層厚度，可以使有害離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)得到減少，能夠降低結(jié)構(gòu)的腐蝕速率，繼而使結(jié)構(gòu)的耐久性得到提升。

（3）做好施工現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)，在混凝土襯砌結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中，由于混凝土有多孔特性，并且在施工的過(guò)程中較容易產(chǎn)生裂紋，所以還需要避免風(fēng)沙攜帶鹽類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而防止混凝土結(jié)構(gòu)受到鹽類(lèi)物質(zhì)的侵蝕。為了達(dá)成這一目的，需要在施工現(xiàn)場(chǎng)材料堆放的位置做好現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)工作，從而防止鹽類(lèi)物質(zhì)被帶入到材料攪拌的地點(diǎn)。但就目前來(lái)看，該種方法具有一定的局限性，所以無(wú)法為結(jié)構(gòu)的防鹽腐蝕提供保證。

（4）采取防侵蝕措施，在混凝土襯砌結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中，也可以采取相應(yīng)的防侵蝕措施防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鹽漬化侵蝕問(wèn)題。一方面，可以在混凝土表面進(jìn)行耐腐蝕材料的包裹，從而防止鹽漬土與混凝土直接接觸，繼而使結(jié)構(gòu)的防鹽腐蝕能力得到提高。就目前來(lái)看，可以使用玻璃鋼纖維、瀝青和油氈等物質(zhì)進(jìn)行混凝土表面的包裹。另一方面，可以在結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行水性涂料、樹(shù)脂類(lèi)涂料和硅烷浸漬劑等材料的涂抹，從而在提高混凝土密實(shí)性的同時(shí)，降低結(jié)構(gòu)的透水性，繼而達(dá)到防止結(jié)構(gòu)遭受鹽腐蝕的目的。

（5）改善結(jié)構(gòu)所處環(huán)境，為了防止渠道工程中的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)遭受鹽漬化侵蝕，還可以對(duì)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境進(jìn)行改善。首先，可以沿渠線進(jìn)行排水排堿溝渠的設(shè)置，從而使地下鹽堿水得到集中排泄。而通過(guò)降低地下水位線，并且減少結(jié)構(gòu)與鹽堿水的接觸，就能夠防止結(jié)構(gòu)遭到鹽類(lèi)物質(zhì)的腐蝕。其次，可以在混凝土襯砌結(jié)構(gòu)下設(shè)置砂礫墊層，從而利用該結(jié)構(gòu)排水。在墊層之上，可以使用砂漿或混凝土找平，并且進(jìn)行抗?jié)B土工布的鋪設(shè)，從而防止地下水反滲侵蝕結(jié)構(gòu)。此外，還可以進(jìn)行渠道斷面的擴(kuò)大，并且在渠道內(nèi)邊坡進(jìn)行喜堿植物的栽植。而這些植物可以進(jìn)行地下水鹽堿物質(zhì)的吸收，所以能夠降低地下水的礦化度，繼而防止地下水侵蝕混凝土襯砌結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在鹽漬化地區(qū)進(jìn)行渠道工程的建設(shè)，必須尋求途徑解決混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的水質(zhì)侵蝕破壞問(wèn)題，從而確保工程的建設(shè)質(zhì)量。而對(duì)混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的鹽漬化侵蝕機(jī)理展開(kāi)分析，則能夠?yàn)橥晟乒こ檀胧┑牟扇√峁┧悸?。因此，該文?duì)渠道工程混凝土襯砌結(jié)構(gòu)鹽漬化侵蝕機(jī)理與應(yīng)對(duì)策略展開(kāi)的研究，可以為相關(guān)工作的開(kāi)展提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉羽中.水利工程渠道工程施工中襯砌混凝土技術(shù)的應(yīng)用解析[J].科技展望，2015（2）：68.

[2] 吳福飛，侍克斌，董雙快.硫酸鹽鎂鹽復(fù)合侵蝕后混凝土的微觀形貌特征[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015（9）：140-146.

[3] 劉強(qiáng).襯砌混凝土技術(shù)在水利工程渠道工程施工中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（31）：126-127.

[4] 賀強(qiáng).水利渠道工程防滲施工方法探究[J].黑龍江水利科技，2012（11）：111-112.