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【摘要】青海省循化縣的鹽漬土主要以硫酸鹽為主，結(jié)合本項目橋涵結(jié)構(gòu)物的施工過程，探討了在硫酸鹽環(huán)境中混凝土施工過程中的防腐措施。

【關(guān)鍵詞】西北地區(qū)；硫酸鹽；混凝土施工；防腐措施

1工程概況

本項目位于青海省海東地區(qū)境內(nèi)，公路等級為二級公路，設(shè)計速度為60km/h，瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層，路面寬12m，雙向2車道。本項目鹽漬土主要為硫酸鹽，部分段落有亞硫酸鹽、氯鹽等。

2鹽漬土的類型及其形成機理

2.1鹽漬土的類型及其分布

青海省循化縣地處黃河上游峽谷地貌，據(jù)推測，境內(nèi)的鹽漬土屬于內(nèi)陸鹽漬土區(qū)的過干鹽漬土亞區(qū)，該地區(qū)年降水量不足200mm，蒸發(fā)量約為降水量的數(shù)十倍，毛細(xì)水作用強烈；加之周圍封閉的地勢，排水不暢，有最大程度的鹽漬化條件和豐富鹽類，極利于鹽分在表面匯集；形成鹽漬土環(huán)境。本項目鹽漬土主要為硫酸鹽，部分段落有亞硫酸鹽、氯鹽等[1]。

2.2鹽漬土形成機理

1）干旱地區(qū)因蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，加之毛細(xì)水強烈作用下，鹽分極易在表面聚集。2）內(nèi)陸峽谷地勢，四周封閉，排水不暢，造成水分蒸發(fā)鹽分表面聚集。3）土體中含鹽量較高，降水量少，融濾作用弱，水分蒸發(fā)鹽分聚集，形成表面鹽殼。4）因地處干旱地區(qū)，蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，水流沖積后在山前傾斜面上淤積，水分逐漸蒸發(fā)后形成鹽漬土；同時，在多年降水作用下，融濾山體母巖的鹽分后，多次在地勢低洼處沉積，在蒸發(fā)作用下形成多層鹽漬土及石膏層。5）根據(jù)本地區(qū)山體巖層母巖本身含鹽量較高推測該地區(qū)曾經(jīng)為咸水湖海，經(jīng)數(shù)百萬年的地殼運動形成現(xiàn)在的地形。

3鹽漬土中硫酸鹽的腐蝕機理

鹽漬土中含鹽量及種類不同，其腐蝕性也有差異。鹽漬土腐蝕主要是指易溶鹽離子通過物理、化學(xué)作用使混凝土出現(xiàn)分化、脫落現(xiàn)象或失去強度。硫酸鹽的腐蝕性主要是地下水或地表水中含有大量的SO42-離子的堿性硫酸鹽（Na2SO4、K2SO4等）的作用，當(dāng)SO42-離子濃度≥1400mg/L時,水泥中的C3A及混凝土的主要材料水泥石就會與堿性硫酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的破化作用會嚴(yán)重影響混凝土的使用壽命。

4橋涵結(jié)構(gòu)物混凝土施工的防腐措施

由于本項目沿線的鹽漬土分布十分廣泛，對橋涵結(jié)構(gòu)物的混凝土具有強烈的腐蝕性，嚴(yán)重影響混凝土的使用壽命。鹽漬土環(huán)境下的橋涵結(jié)構(gòu)物必須采取相應(yīng)的防腐措施，確保橋涵結(jié)構(gòu)物的安全耐久、外觀質(zhì)量[2]。防腐措施需要根據(jù)鹽巖的含量、化學(xué)成分及地下水位情況，采取相應(yīng)的防腐措施，主要為“內(nèi)增表防外擋”綜合防腐。橋涵結(jié)構(gòu)物表面涂刷防腐蝕材料，基礎(chǔ)回填采用砂礫等透水性材料，減小毛細(xì)作用；周圍鋪設(shè)土工膜隔斷層防止外部水浸入。橋涵工程受腐蝕最為嚴(yán)重的部位是地面以上至水位之間，根據(jù)新疆焉耆公路橋涵樁柱和鐵道部察爾汗鹽漬土試件7a后腐蝕調(diào)查結(jié)果，結(jié)構(gòu)物腐蝕主要發(fā)生在地面以上1m至水位間，主要呈現(xiàn)結(jié)晶性、分解性的復(fù)合腐蝕，同時還有凍融循環(huán)、干濕交替產(chǎn)生的物理性破壞。

4.1混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計

4.1.1有針對性地選擇水泥種類

采用抗腐蝕鹽類水泥或控制其中的C3A含量，例如，抗硫酸鹽水泥主要成分為硅酸鈣，含有較少的C3A；經(jīng)試驗，硫酸鹽的腐蝕性無論是外部還是內(nèi)部，都會根據(jù)水泥中C3A含量增加而增加，當(dāng)水泥中C3A含量≤5.5%時，則具有良好的抗腐蝕性，C3A含量≤8%的水泥就可直接用于中等硫酸鹽環(huán)境。

4.1.2適當(dāng)摻加一些礦物摻和料

礦物摻和料主要有粉煤灰、礦渣粉等，礦物摻合料首先稀釋了水泥中C3A有害組分的含量，同時也可利用摻和料的填充效應(yīng)、微集料效應(yīng)和活性效應(yīng)，與水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2形成了次硅酸鈣凝膠，降低了石膏、鈣礬石的形成風(fēng)險。另外，礦物摻合料將會減小混凝土的水膠比，提高混凝土和易性，增加混凝土密實度，降低外部硫酸根離子的滲透速度。因而，其對提高混凝土抗硫酸鹽腐蝕能力效果明顯。

4.1.3控制最小水泥用量和最大水灰比

在允許的范圍內(nèi)提高水泥用量，可以增加混凝土的密實程度和強度，減小硫酸鹽侵蝕產(chǎn)生的膨脹。水灰比越小，空隙率越小，密實度越好，降低了外部硫酸根離子的滲透速度。

4.1.4集料控制

1）粗集料：應(yīng)選擇質(zhì)地均勻的材料，建議壓碎值≤9%，吸水率應(yīng)≤2%，針片狀含量≤9%，級配符合設(shè)計及規(guī)范要求。2）細(xì)集料：優(yōu)先選用顆粒分布均勻的中粗砂。由于本地砂石料場大部分為鹽漬土地區(qū)生產(chǎn)的天然砂石材料，我項目采用機制砂，并自購洗砂設(shè)備用清水將砂石料沖洗干凈，防止鹽漬腐蝕。3）易溶鹽的腐蝕度與混凝土的密實程度有關(guān)，混凝土越密實抗腐蝕能力就越好；因此，本項目在施工過程中嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料的級配，保證混凝土密實。

4.1.5適當(dāng)摻加外加劑

本項目海拔2000m左右，具有氣溫低、溫差大、蒸發(fā)量高的特點，對混凝土結(jié)構(gòu)造成極大的不利影響，為保證混凝土工程的耐久性，在混凝土中摻加可提高混凝土抗腐蝕性能的外加劑，保證混凝土的低溫早強耐久，以方便施工。本項目橋涵結(jié)構(gòu)物混凝土均采用山西桑穆斯建材化工有限公司生產(chǎn)的AE高效引氣減水劑。

4.1.6施工用水控制

施工用水要進行含鹽量檢測，達(dá)標(biāo)后方可使用；拌和、養(yǎng)護、模板清洗等施工用水要按規(guī)定檢測含鹽量指標(biāo)，上部結(jié)構(gòu)盡量采用集中預(yù)制。本項目橋涵基礎(chǔ)及橋梁墩柱采用C35抗硫酸鹽混凝土，采用抗硫酸鹽水泥，摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰，適當(dāng)添加減水劑、引氣劑，注意振搗，確?；炷撩軐崱?/p>

4.2鋼筋工程防腐措施

1）鋼筋存放盡可能在倉庫中或進行場地硬化、隔斷，避免鋼筋直接接觸鹽漬土地基，遭受氯鹽侵蝕。2）鋼筋加工制作盡可能在鋼筋加工場內(nèi)封閉的工棚內(nèi)進行，鋼筋綁扎盡量采用點焊。若用扎絲綁扎，制作過程中應(yīng)嚴(yán)格檢查，保證扎絲端頭朝向內(nèi)部。樁基主筋保護層厚度適當(dāng)調(diào)大，保護層墊塊綁扎在主筋上且綁扎鐵絲偏心布置[3]。3）在有腐蝕的部位和地下部位，混凝土鋼筋保護層的厚度應(yīng)比其他部位的厚度增大5~15mm，以抵抗外部環(huán)境長時間的侵蝕。4）未及時澆筑混凝土的外露鋼筋宜及時涂刷水泥漿。

4.3混凝土結(jié)構(gòu)施工過程防腐

1）橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)形式，鉆孔灌注樁所需泥漿池要在泥漿池底部及四周鋪設(shè)塑料布隔斷，避免鹽漬土地基中氯鹽、硫酸鹽浸入泥漿。2）樁基頂部3.5m范圍內(nèi)采用表面經(jīng)過防腐處理過的卷制鋼板作為防腐鋼護筒，可以阻斷鹽漬土與混凝土的接觸，同時減少凍融循環(huán)，防止施工期間塌孔。3）承臺、地系梁及涵洞基礎(chǔ)針對氯鹽的吸濕性強，吸水后鹽分溶失，土質(zhì)變軟，分解腐蝕性強，采取設(shè)置砂礫墊層和多層隔滲土工布等措施。針對硫酸鹽吸水結(jié)晶、鹽脹問題突出的特點，三背回填采用砂礫材料。地系梁及承臺底部1.5m范圍內(nèi)采用砂礫換填，換填前將基坑用牛毛氈2層、防水土工布1層鋪設(shè)，隔斷鹽漬土的腐蝕和毛細(xì)作用下的鹽吸附以及物理腐蝕。承臺表面刷3遍瀝青并設(shè)置1層防水層，防水層采用油毛氈包裹。4）墩柱底部的設(shè)計水位上下1.5m范圍內(nèi)也同樣設(shè)置防腐鋼護筒。墩柱底部的鋼護筒涂刷瀝青，水中墩設(shè)計水位上下1.5m范圍內(nèi)采用經(jīng)過鍍鋅處理的防腐鋼護筒。5）涵洞基礎(chǔ)采用透水性好的砂礫進行回填，嚴(yán)格控制砂礫材料的級配，分層填筑，確保密實度，要求分層壓實后達(dá)到最佳密度的96%以上，涵背回填前，在蓋板頂、臺背及端墻背面等與填土接觸的部位涂刷2層防腐瀝青，厚度為1.0~1.5mm，防止鹽漬土侵蝕。

5結(jié)語

在西北地區(qū)硫酸鹽環(huán)境中進行公路工程橋涵結(jié)構(gòu)物施工時，必須重視結(jié)構(gòu)物的防腐蝕能力。首先研究清楚其腐蝕機理和主導(dǎo)影響因素，通過大量的試驗，采取合理的防腐蝕措施，使橋涵構(gòu)筑物及各種地下設(shè)施達(dá)到安全、耐久的目的。本項目通過對硫酸鹽侵蝕混凝土的機理分析，找到了混凝土受侵蝕破壞的原因，在現(xiàn)場混凝土施工過程中及時采取了相應(yīng)的抗腐蝕措施，防腐效果有待進一步觀察驗證。

【參考文獻(xiàn)】

【1】范君峰,金祖權(quán),姜玉丹.防腐混凝土收縮和硫酸鹽腐蝕研究[J].青島理工大學(xué)學(xué)報,2018,39(2):24-28.

【2】甄五昌.混凝土防鹽腐蝕措施的探討[J].工程技術(shù)研究,2019,4(16):132-133.

【3】王旭.混凝土防腐措施及評價方法分析[J].全面腐蝕控制,2019,33(7):69-70.

作者:韓紹甫 單位:中交三公局第二工程有限公司