鐵路隧道防滲混凝土研究

1、作者：biaoshu發(fā)布時間：200551014:09:19鐵路隧道防腐抗?jié)B支護混凝土的試驗研究摘要：摘要：大多數(shù)土壤中都含有一些硫酸鹽若其硫酸鹽濃度低則對混凝土不會產(chǎn)生顯著的影響若硫酸鹽濃度高則可對其建筑物或構(gòu)筑物的地下部分如橋梁、隧道、涵洞和房屋的基礎(chǔ)產(chǎn)生顯著的破壞作用。這種破壞可能以膨脹形式出現(xiàn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)位移。例如前東德Ｍａｇｄｅｂｕｒｇ城泉水的ＳＯ24含量達(dá)2040ｍｇＬ在4年內(nèi)由于混凝土膨脹使Ｅｌｂｅ河橋樁升高8ｃｍ造成嚴(yán)重開

2、裂導(dǎo)致拆除并重建這些橋樁。硫酸鹽膨脹也可使混凝土中的水泥水化產(chǎn)物喪失膠凝性呈酥松狀或糊狀。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：隧道防腐抗?jié)B支護1水泥混凝土防腐抗?jié)B技術(shù)研究的進展11水泥混凝土抗硫酸鹽侵蝕技術(shù)的基本情況及其進展大多數(shù)土壤中都含有一些硫酸鹽若其硫酸鹽濃度低則對混凝土不會產(chǎn)生顯著的影響若硫酸鹽濃度高則可對其建筑物或構(gòu)筑物的地下部分如橋梁、隧道、涵洞和房屋的基礎(chǔ)產(chǎn)生顯著的破壞作用。這種破壞可能以膨脹形式出現(xiàn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)位移。例如前東德Ｍａｇｄｅｂｕｒ

3、ｇ城泉水的ＳＯ24含量達(dá)2040ｍｇＬ在4年內(nèi)由于混凝土膨脹使Ｅｌｂｅ河橋樁升高8ｃｍ造成嚴(yán)重開裂導(dǎo)致拆除并重建這些橋樁。硫酸鹽膨脹也可使混凝土中的水泥水化產(chǎn)物喪失膠凝性呈酥松狀或糊狀。例如加拿大西部大草原土壤含堿的硫酸鹽濃度高達(dá)15%(地下水經(jīng)常含有硫酸鹽4000ｇｍＬ～9000ｍｇＬ)由于硫酸鹽侵蝕混凝土呈多孔和酥松最終成為無粘結(jié)力的物質(zhì)。我國隧道工程中也常遇到硫酸鹽濃度高的地質(zhì)環(huán)境。例如青藏鐵路要經(jīng)過硫酸鹽濃度相當(dāng)高的鹽湖地區(qū)云貴

4、高原的山地。雖然我國已有抗硫酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)但對如何配制和澆筑抗硫酸鹽混凝土仍缺乏足夠的施工技術(shù)和經(jīng)驗。中國水科院西北科研所曾對不同品種水泥（及粉煤灰摻量）的抗硫酸鹽性能進行了對比性試驗（《西北水電》1994NO1p49）。試驗采用了被認(rèn)為具有較高抗硫酸鹽性的4種水泥：抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，抗硫酸鹽礦渣水泥，中熱硅酸鹽水泥，低熱微膨脹水泥?？垢g性試驗采用GB74965（慢蝕法）及GB242080（快蝕法），并采用抗蝕系數(shù)K進行抗硫酸鹽性能

5、的評價。甘肅省八盤峽水電站與中國水科院合作，于96年對該水電站大壩左平洞內(nèi)的支護混凝土硫酸鹽腐蝕問題進行了現(xiàn)場試驗（《混凝土與水泥制品》1997NO2p10）。洞內(nèi)地下水的SO24含量6000~15000mgL，Mg2含量900~2100mgL，屬高濃度的硫酸鹽與鎂鹽綜合腐蝕環(huán)境。經(jīng)材料對比性試驗及平洞內(nèi)的現(xiàn)場澆筑混凝土驗證，與抗硫酸鹽水泥相比，采用低熱礦渣水泥配制的混凝土具有優(yōu)良的抗硫酸鹽性能。2.1.3塑性收縮你好砼初凝之前出現(xiàn)泌水

6、和水份急劇蒸發(fā)，引起失水收縮，此時骨料與水泥之間也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形，它發(fā)生在砼終凝之前的塑性階段，故稱為塑性收縮。其收縮量可達(dá)1％左右。在砼表面上，特別在抹壓不及時和養(yǎng)護不良的部位出現(xiàn)龜裂，寬度達(dá)1～2mm，屬表面裂縫。水灰比過大，水泥用量大，外加劑保水性差，粗骨料少，振搗不良，環(huán)境溫度高，表面失水大等都能導(dǎo)致砼塑性收縮而發(fā)生表面開裂現(xiàn)象。2.1.4自生收縮你好密封的砼內(nèi)部相對濕度隨水泥水化的進展而降低，稱為自干燥。自干燥造成毛細(xì)孔

7、中的水分不飽和而產(chǎn)生負(fù)壓，因而引起砼的自生收縮。高水灰比的普通砼（OPC）由于毛細(xì)孔隙中貯存大量水分，自干燥引起的收縮壓力較小，所以自生收縮值較低而不被注意。但是，低水灰比的高性能砼（HPC）則不同，早期強度較高的發(fā)展率會使自由水消耗較快，以至使孔體系中的相對濕度低于80％。而HPC結(jié)構(gòu)致密，外界水很難滲入補充，在這種條件下開始產(chǎn)生自干收縮。研究表明，齡期2個月水膠比為0.4的HPC，自干收縮率為0.01％，水膠比為0.3的HPC，自干

8、收縮率為0.02％。HPC的總收縮中干縮和自收縮幾乎相等，水膠比越小自收縮所占比例越大。由此可知，HPC的收縮性與OPC完全不同，OPC以干縮為主，而HPC以自干收縮為主。問題的要害是：HPC自收縮過程開始于水化速率處于高潮階段的頭幾天，濕度梯度首先引發(fā)表面裂縫，隨后引發(fā)內(nèi)部微裂縫，若砼變形受到約束，則進一步產(chǎn)生收縮裂縫。這是高標(biāo)號砼容易開裂的主要原因之一。2.1.5減水劑的影響你好人們發(fā)現(xiàn)，自八十年代中期推廣商品（泵送）砼以來，結(jié)構(gòu)裂

9、縫普遍增多，這是為什么呢？除了與砼的水泥用量和砂率提高有關(guān)外，人們忽視了減水劑引起的負(fù)面影響。例如過去干硬性及預(yù)制砼的收縮變形約為4～6104，而現(xiàn)在泵送砼收縮變形約為6～810－4，使得砼裂縫控制的技術(shù)難度大大增加。研究表明，在砼配合比相同情況下，摻入減水劑的坍落度可增加100～150mm，但是它與基準(zhǔn)砼的收縮值相比，卻增加120～130％。所以，在《砼減水劑》規(guī)范GB13807697中規(guī)定摻減水劑的砼與基準(zhǔn)砼的收縮比≤135％。研究

10、表明，摻入不同類型的減水劑砼的收縮比是不相同的，一般是：木鈣減水劑萘磺酸鹽減水劑三聚氰胺減水劑氨基磺酸減水劑聚丙烯酸減水劑。這說明商品砼澆筑的結(jié)構(gòu)開裂機率大與減水劑帶來負(fù)面影響有關(guān)。其機理尚不清楚。2.1.6砼后期膨脹出現(xiàn)裂縫，主要是：（1）水泥中游離CaO過高，Ca(OH)2體積膨脹所致；（2）水泥中MgO過高，Mg(OH)2體積膨脹所致；（3）水泥和外加劑堿含量過高，與集料中活性硅等發(fā)生堿集料反應(yīng)所致；（4）有害離子Cl、、Mg等侵

11、入砼內(nèi)部，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成二次鈣礬石膨脹破壞所致。2.1.7徐變你好結(jié)構(gòu)物在任意內(nèi)應(yīng)力作用下，除瞬間彈性變形外，其變形值隨時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為徐變變形。砼拉徐變時對抗裂有利，一般可以提高鋼筋砼極限拉伸值50％左右。而砼壓徐變很小，一般把收縮變形與徐變變形的計算一并加以考慮。2.2設(shè)計問題你好鋼筋砼結(jié)構(gòu)是由砼和鋼筋共同承擔(dān)極限狀態(tài)的承載力，結(jié)構(gòu)設(shè)計師根據(jù)地基情況，靜、動荷載、環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)耐久性等控制荷載裂縫。這里不作討論。從國內(nèi)

12、外有關(guān)規(guī)范可知，對結(jié)構(gòu)變形作用引起的裂縫問題，客觀上存在兩類學(xué)派：你好第一類，設(shè)計規(guī)范規(guī)定很靈活，沒有驗算裂縫的明確規(guī)定，設(shè)計方法留給設(shè)計人員自由處理?；旧喜扇　傲蚜司投?、堵不住就排”的實際處理手法。你好第二類，設(shè)計規(guī)范有明確規(guī)定，對于荷載裂縫有計算公式并有嚴(yán)格的允許寬度限制。對于變形裂縫沒有計算規(guī)定，只按規(guī)范留伸縮縫，即留縫就不裂的設(shè)計原則。你好大量工程實踐證明，留縫與否，并不是決定結(jié)構(gòu)變形開裂與否的唯一條件，留縫不一定不裂，不留縫

13、不一定裂，是否開裂與許多因素有關(guān)。我們認(rèn)為，控制裂縫應(yīng)該防患于未然，首先盡量預(yù)防有害裂縫，重點在防。我國結(jié)構(gòu)工程向長大化、復(fù)雜化發(fā)展，砼設(shè)計強度等級向C40～C60發(fā)展，設(shè)計師多注重結(jié)構(gòu)安全，而對變形裂縫控制考慮不周，這也是結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生增多的原因之一。2.3施工管理問題你好砼配合比設(shè)計是否科學(xué)合理，水泥與外加劑是否相適應(yīng)，砂石級配及其含泥量是否符合規(guī)范要求，砼坍落度控制是否合理，這些都影響到砼的質(zhì)量及其收縮變形。砼澆筑震搗不均勻密實，施