膠東輸水明渠混凝土襯砌板腐蝕破壞問題研究

【摘要】山東省膠東調(diào)水工程屬于我國南水北調(diào)東線工程的一條支線。其中所使用的混凝土預(yù)制板是通過工廠進(jìn)行生產(chǎn)的，所以，其質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，且施工方便，為此，在明渠襯砌方面的應(yīng)用十分廣泛。然而，在實(shí)際施工當(dāng)中，有很多渠段預(yù)制板在短時(shí)間內(nèi)都出現(xiàn)了腐蝕破壞的情況。為了能夠及時(shí)找出腐蝕破壞的原因，并且采取具有針對(duì)性的措施予以解決，進(jìn)而全面檢測(cè)混凝土預(yù)制板質(zhì)量以及所處的環(huán)境介質(zhì)，包括破壞殘?bào)w等。通過對(duì)檢測(cè)結(jié)果的分析可以發(fā)現(xiàn)，混凝土襯砌板被破壞的主要原因就是硫酸鹽的腐蝕。

【關(guān)鍵詞】膠東輸水明渠；混凝土襯砌板；腐蝕；破壞

前言：

針對(duì)膠東調(diào)水明渠工程項(xiàng)目，在其完成襯砌施工后，在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了部分渠段混凝土預(yù)制板脫皮與龜裂的問題，而且存在崩解破碎的情況，導(dǎo)致強(qiáng)度逐漸喪失。然而，混凝土僅經(jīng)歷一個(gè)冬季就出現(xiàn)破壞嚴(yán)重的情況并不常見，所以，為了保證工程項(xiàng)目使用的效果理想，就一定要在短時(shí)間內(nèi)找出問題的原因，積極采取解決的措施，以免在工程項(xiàng)目的建設(shè)后期存在諸多質(zhì)量問題。

一、膠東輸水明渠工程概況

膠東輸水河襯砌改造工程具體位置是青島市平度市境內(nèi)，屬于膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程中的配套改建工程一部分。其中，該工程項(xiàng)目渠道斷面的設(shè)計(jì)屬于梯形斷面，并且通過利用混凝土預(yù)制板完成整個(gè)斷面的襯砌工作。底寬是14.2米，邊坡為8.4米，而坡度比是1：2。另外，預(yù)制板的設(shè)計(jì)指標(biāo)是C20、F200、W8，并使用型號(hào)為M10砂漿予以砌筑。沿著渠道的縱向方向，每距離18米會(huì)設(shè)置沉降縫，而縫的具體寬度為2厘米，將聚硫乙烯塑料膠泥填充在縫的內(nèi)部。在位于渠底之上的50厘米位置，需要在兩岸邊坡位置設(shè)置排水暗管，并且間隔30米的位置設(shè)置集水箱。在此基礎(chǔ)上，需要在渠底鋪設(shè)適當(dāng)?shù)耐凉げ迹槭瘔|層的厚度在10厘米，并且對(duì)上部采用混凝土預(yù)制板的砌筑方式。而在渠道襯砌穩(wěn)定頂部，則應(yīng)當(dāng)使用現(xiàn)澆混凝土來壓頂，而其規(guī)格是寬度為50厘米，厚度為6厘米。

二、混凝土襯砌板腐蝕破壞問題的研究方法

導(dǎo)致混凝土材料被破壞的主要原因有物理破壞與化學(xué)腐蝕破壞兩種，而針對(duì)該問題的研究與分析，可以通過以下三個(gè)方面開展：

第一，檢測(cè)混凝土預(yù)制板的質(zhì)量。由于混凝土預(yù)制板生產(chǎn)質(zhì)量會(huì)對(duì)混凝土自身的耐久性產(chǎn)生直接的影響，所以，需要針對(duì)混凝土生產(chǎn)與施工環(huán)節(jié)中的質(zhì)量問題予以全面地檢查，并且針對(duì)其強(qiáng)度等級(jí)以及抗凍融等級(jí)進(jìn)行分析，考慮是否因?yàn)槠涞燃?jí)不符合設(shè)計(jì)指標(biāo)而出現(xiàn)凍融破壞。為此，可以在混凝土板預(yù)制廠中抽取兩塊，并且通過對(duì)回彈儀的使用對(duì)抗壓的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，并在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部開展抗凍融的實(shí)驗(yàn)。

第二，檢測(cè)混凝土環(huán)境介質(zhì)。由于環(huán)境介質(zhì)對(duì)于混凝土腐蝕性能的影響程度不同，而且明渠段導(dǎo)致混凝土襯砌存在腐蝕破壞的介質(zhì)有土壤以及地下水。所以，應(yīng)當(dāng)對(duì)渠道內(nèi)的地下水以及回填土壤進(jìn)行取樣，開展室內(nèi)測(cè)試，進(jìn)而針對(duì)以上介質(zhì)對(duì)于影響混凝土的腐蝕物質(zhì)或者是含量予以檢驗(yàn)。與此同時(shí)，根據(jù)防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)劃分腐蝕性土和水的腐蝕等級(jí)，了解環(huán)境中土和水對(duì)于混凝土腐蝕性等級(jí)。

第三，檢測(cè)混凝土的破壞體成分?；炷梁透g性介質(zhì)在相互作用之下所形成的產(chǎn)物就是混凝土預(yù)制板腐蝕破壞殘?bào)w，所以，應(yīng)當(dāng)在破壞預(yù)制板中取樣并開展室內(nèi)檢測(cè)和分析。與非破壞體進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而了解是哪一種腐蝕介質(zhì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)腐蝕破壞。

三、混凝土襯砌板腐蝕破壞檢測(cè)結(jié)果與分析

（一） 具體檢測(cè)結(jié)果

表一闡述了膠東輸水明渠混凝土預(yù)制板檢測(cè)的結(jié)果：

（二） 關(guān)于檢測(cè)結(jié)果的分析

第一，根據(jù)對(duì)預(yù)制板問題的檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)，在預(yù)制廠中所抽取的混凝土板，其抗壓強(qiáng)度與抗凍融等級(jí)都可以滿足具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)而可以排除輸水明渠混凝土本身問題的影響。

第二，根據(jù)土樣檢測(cè)的結(jié)果分析，土中影響混凝土腐蝕的因素有氯離子，硫酸根離子和鎂離子，而且其等級(jí)已經(jīng)達(dá)到了中度腐蝕程度。而針對(duì)浸水過濾以后的土，其水溶液等級(jí)達(dá)到了弱腐蝕性程度。

第三，根據(jù)水樣檢測(cè)的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，水的PH值與中性水相接近。其中，對(duì)于混凝土帶來腐蝕作用的硫酸根離子含量在布局以及超過了250mg/L，屬于弱腐蝕等級(jí)的水。而最主要的原因就是在地下水提取的時(shí)候，有嚴(yán)重滲入現(xiàn)象，所以，大部分離子的濃度都不高。

第四，通過混凝土預(yù)制板對(duì)比檢測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，其中的氧化鎂和氧化鈣含量大致相同，但是，其中的硫酸根離子含量的差值卻極大。

針對(duì)以上檢測(cè)結(jié)果的分析和研究，可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致混凝土腐蝕破壞的原因就是硫酸根離子的含量較大。

結(jié)束語：

綜上所述，通過檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，正是因?yàn)榍劳寥喇?dāng)中的硫酸根離子含量過大，導(dǎo)致浸泡并滲透到混凝土當(dāng)中，進(jìn)而同水泥石當(dāng)中的氫氧化鈣發(fā)生作用而形成石膏。同時(shí)，石膏會(huì)同水化鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)而形成高硫型水化鋁酸鈣，使其體積膨脹。而在礦物形態(tài)中以針狀晶體形式存在，向四周生長，進(jìn)而相互擠壓并形成內(nèi)應(yīng)力，最終導(dǎo)致水泥石裂開，而混凝土的結(jié)構(gòu)物遭受破壞。為此，針對(duì)這一問題一定要采取具體措施解決。

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