大連市甘井子區(qū)凌水一號橋受污腐蝕的調(diào)研分析

殷雨時

摘 要：眾所周知，氯鹽和硫酸鹽腐蝕是近海地區(qū)水泥基材料兩大重點(diǎn)腐蝕源，針對甘井子區(qū)凌水一號橋腐蝕嚴(yán)重，部分墩臺已經(jīng)破損嚴(yán)重，橋面板已經(jīng)塌陷，鋼筋外漏嚴(yán)重的情況，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對該區(qū)域進(jìn)行腐蝕情況詳盡調(diào)研。調(diào)研結(jié)果表明，調(diào)查取樣的工業(yè)水中含有大量的硫酸根離子，該區(qū)域相比氯鹽腐蝕，硫酸鹽侵蝕更具有代表性，并且由于其地理位置，干濕循環(huán)較為嚴(yán)重，加上年復(fù)一年的冬季凍融循環(huán)，其硫酸鹽劣化帶來的加劇侵蝕已經(jīng)凸顯。建議該地區(qū)首先治理上游工業(yè)廢水的排污問題，其次對陵水橋進(jìn)行必要的拆除修補(bǔ)，在新建混凝土中引入高性能抗硫酸鹽侵蝕材料和施工工業(yè)，以防后期再次污染橋體。

關(guān)鍵詞：硫酸鹽；凌水一號橋；干濕循環(huán)；凍融循環(huán)；工業(yè)廢水

我省海岸線較長，相應(yīng)沿海城市也較多?？偹苤?，近海城市的臨海水（土）中含有大量的氯鹽和硫酸鹽，這兩種離子會對混凝土帶來不同機(jī)理的破壞。首先氯鹽會直接和水泥基材料中的鋼筋作用，打壞鋼筋的氧化物薄膜，使得鋼筋和水泥基材料的粘聚力大大降低，使得鋼筋混凝土不再是“鋼筋混凝土”[ 1 ] [ 3 ]。針對甘井子地區(qū)凌水一號橋受污情況嚴(yán)重，墩臺身腐蝕嚴(yán)重，橋面板塌陷，鋼筋外露，影響工程結(jié)構(gòu)正常使用，且該橋位深處市區(qū)，該橋的破損和周圍環(huán)境已經(jīng)十分不相協(xié)調(diào)，鑒于此，對該區(qū)域的水質(zhì)，橋體做一次詳盡的調(diào)查研究，找出整改措施。

1 調(diào)研方法

1.1 水質(zhì)調(diào)查

對該區(qū)域?qū)嵭械氖窃囼?yàn)調(diào)研法和行動調(diào)研法相結(jié)合的方法。首先對改區(qū)域的水樣進(jìn)行采樣，早中晚三次采樣，將采樣品給到大連海事大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院進(jìn)行水樣分析?？梢园l(fā)現(xiàn)，工業(yè)廢水中的有害物質(zhì)，主要是硫酸鈉，其含量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他物質(zhì)成分?jǐn)?shù)倍之余，這些有害物質(zhì)直接排入排水溝內(nèi)，勢必造成地下水源的嚴(yán)重污染。必須采取相應(yīng)措施，妥善處理。另外可以看到，陵水一號橋附近污水多呈堿性，而且堿度偏高。

1.2 橋體混凝土力學(xué)強(qiáng)度、SEM、XRD檢測

對墩身采用鉆芯取樣三處，做力學(xué)強(qiáng)度檢測[2][4]。并在墩身水面附近上下30cm位置處，七個高位取樣，做SEM、XRD檢測。

經(jīng)檢測換算成相應(yīng)齡期150*150*150mm3混凝土的抗壓強(qiáng)度為29.27MPa，抗折強(qiáng)度為9.2MPa，對七個高位處的成分做電鏡SEM掃描，發(fā)現(xiàn)裂縫很多，在污水面處附近劣化遠(yuǎn)沒有30cm位置處嚴(yán)重，在XRD檢測中發(fā)現(xiàn)了大量的硫酸根離子，說明侵蝕深度已經(jīng)深入到混凝土內(nèi)部，并且濃度為30cm處的要高于污水液面處。

2 試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析

墩身取樣的混凝土經(jīng)抗壓強(qiáng)度檢測為29.27MPa，原設(shè)計強(qiáng)度為 C40，按照設(shè)計標(biāo)號來講，強(qiáng)度降為原來73.18%，抗折強(qiáng)度降為原來88.77%?？箟簭?qiáng)度損失較大，抗折強(qiáng)度減少不多。對七個高位處的成分進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)成分都是一樣，但是濃度卻不相同。

在液面位置處，硫酸根的含量是最低的，僅有1.35%。而在測試點(diǎn)兩端達(dá)到的最高，分別是2.05%、1.98%。硫酸根含量也有如下規(guī)律，在液面一下部分，越靠近液-空交界處，硫酸根含越低，在液面處達(dá)到了最低。而裸露在自然界外面的部分，越遠(yuǎn)離液面處，硫酸根含量越高，這種遞增趨勢要強(qiáng)于前者的遞減趨勢。說明在液面以上部分，硫酸根的含量滲入已經(jīng)不是浸泡式的離子擴(kuò)散，而是毛細(xì)現(xiàn)象的物理作用。

通過SEM觀測可以發(fā)現(xiàn)，7個點(diǎn)位處的裂縫形態(tài)和寬度也不相同，總體反應(yīng)是液面一下裂縫較少，液面交界處以上30cm處裂縫較多，說明在完全浸泡下是污水侵蝕下，裸露在自然界處30cm的混凝土受到的侵蝕更為嚴(yán)重，這樣的侵蝕機(jī)理也就不一樣。凌水一號橋處于甘井子區(qū)海事大學(xué)門前交通量繁重地段，小型轎車，公交車，大卡車都很多，重型交通的往復(fù)作用，使得橋面在循環(huán)荷載的作用，裂縫不易于閉合，加上特殊的海洋環(huán)境，污水排治不善，硫酸鹽侵蝕比較嚴(yán)重，裸露在自然界處30cm的受到的混凝土物理侵蝕較為明顯。

3 結(jié)論

1）海洋性氣候下的凌水一號橋在往復(fù)荷載作用下，硫酸鹽對橋體的侵蝕具有加速劣化現(xiàn)象。目前該橋體破損嚴(yán)重，無法正常使用。

2）硫酸鹽在液面下的侵蝕和液面上具有不同的機(jī)理，液面之下是離子的擴(kuò)散作用，生成膨脹性物質(zhì)導(dǎo)致水泥基材料強(qiáng)度下降，液面以上的部分由于物理侵蝕作用，硫酸根離子隨著毛細(xì)孔上升至一定高度并鹽結(jié)晶，結(jié)晶壓力使得混凝土外壁脫落，露筋嚴(yán)重。

3）惡劣情況下，多因素作用，勢必會加速破壞速度。針對凌水一號橋特殊地理位置，應(yīng)該嚴(yán)管上游水源控制，嚴(yán)格按照國家排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放，另外橋體外側(cè)適當(dāng)粘貼CFRP布，刷涂硅灰，也會有利于硫酸鹽侵蝕的控制。

參考文獻(xiàn)：

[1] FAN Y， ZHANG S， LUAN H. Influence of nano-clay additionon porosity of cement paste at early age[C]//Proceedings of2011 International Conference on Mechanical， Industrial， and Manufacturing Engineering（MIME2011）.Australia；LectureNotes； in Information Technology，2011，11仲曉林，孫躍生等.納米黏土材料對水泥混凝土作用機(jī)理的研究[J].混凝土，2006（4）：5-6.

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[3] 楊全兵，朱蓓蓉.混凝土鹽結(jié)晶破壞的研究.建筑材料學(xué)報，2007，10（4）：391-396.

[4] 楊全兵，楊錢榮.硫酸鈉鹽結(jié)晶對混凝土破壞的影響[J].硅酸鹽學(xué)報，2007，35（7）：877-882.