基于混凝土腐蝕的分析
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我們對(duì)7條廊道混凝土的潮濕情況、有無(wú)滴水、淅出物質(zhì)、廊道排水孔（廊道內(nèi)斜墻后排水管為鋼管，其余均為塑料管)的排水情況、裂縫分布、混凝土腐蝕程度等進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查。根據(jù)各廊道受腐蝕的基本情況，把廊道混凝土表面的侵蝕程度劃分為Ⅳ類(lèi)，這Ⅳ類(lèi)侵蝕程度及所占的比例分別是：底板混凝土表面干燥、平整、無(wú)松散碎屑的定為I類(lèi)侵蝕，約占13％；混凝土表面潮濕、松散深度小于1cm的為Ⅱ類(lèi)侵蝕，約占60％；混凝土表面呈糊狀，用鐵鍬能鏟動(dòng)，糊狀厚度1cm～5cm的為Ⅲ類(lèi)侵蝕，約占22％；混凝土底板呈混凝土離散，呈糊狀，鐵鍬可鏟動(dòng)的深度達(dá)5cm～15cm的定為Ⅳ類(lèi)侵蝕，約占15％。我們從廊道底板及側(cè)墻都進(jìn)行了混凝土鉆孔取樣。從混凝土鉆孔取芯情況來(lái)看，巖芯采取率一般為60％～80％，廊道底板混凝土采取率較兩壁要低些，巖芯呈灰白色次圓團(tuán)塊狀，已被嚴(yán)重侵蝕。3號(hào)、4號(hào)廊道底板混凝土巖芯采取率最低，僅為30％～60％，巖芯中有溶蝕孔洞(或架空結(jié)構(gòu))。長(zhǎng)度大于10cm的柱狀混凝土巖芯一般分布在兩壁，累計(jì)長(zhǎng)度0.3m～1.0m；長(zhǎng)度大于5cm的底板柱狀混凝土巖芯，累計(jì)長(zhǎng)度為0.06m～0.41m，混凝土巖芯取芯長(zhǎng)度與混凝土厚度有關(guān)，巖芯采取率較高地段的混凝土厚度一般在0.8m以上。我們對(duì)混凝土巖芯的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了試驗(yàn)和對(duì)比。在兩個(gè)斷面附近，施工過(guò)程中測(cè)得的28天齡期混凝土強(qiáng)度為35.9MPa，而我們測(cè)得混凝土巖芯的飽和抗壓強(qiáng)度為16.87MPa，強(qiáng)度降低了53％，另兩個(gè)斷面施工過(guò)程中測(cè)得的28天齡期混凝土強(qiáng)度為21.3Mpa～22.4Mpa，我們測(cè)得的混凝土巖芯試驗(yàn)飽和抗壓強(qiáng)度為12.09MPa，強(qiáng)度降低了43.23%。在試驗(yàn)中，我們選取的側(cè)壁和底板混凝土巖芯均是最為完整的，因此，其抗壓強(qiáng)度反映的是廊道內(nèi)底板及潮濕區(qū)混凝土受腐蝕相對(duì)最弱的抗壓強(qiáng)度，實(shí)際上廊道底板及廊道兩側(cè)潮濕區(qū)混凝土的強(qiáng)度降低了53％～100％。
2.廊道鋼筋混凝土發(fā)生侵蝕破壞的原因分析
我們通過(guò)對(duì)廊道底板10個(gè)勘探孔及探坑進(jìn)行了取樣檢測(cè)、水位觀測(cè)及抽水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：靜水位在高于底板面3cm至低于底板面下69cm之間，一般在底板面以下10cm～40cm。地下水位均高于底板建基面。廊道沿縱向和橫向的地下水位差異較大，說(shuō)明廊道內(nèi)滲水主要是巖體裂隙水。水庫(kù)蓄水后，廊道受壩基滲流水及繞壩基滲流的影響，而使廊道內(nèi)地下水位抬高。據(jù)抽水試驗(yàn)，廊道底板地下水補(bǔ)給速度比較緩慢，一般1～2晝夜水位恢復(fù)10cm左右，水位高的部位恢復(fù)較快，1晝夜水位恢復(fù)80cm左右。我們對(duì)排水廊道共取水樣24組，其中，底板積水取樣4組進(jìn)行了水質(zhì)簡(jiǎn)分析。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中環(huán)境水對(duì)混凝土腐蝕性的判定標(biāo)準(zhǔn)，分析結(jié)果為：底板積水的HCO3-摩爾濃度為0mol/L～1.007mol/L，說(shuō)明排水廊道地下水對(duì)混凝土具有溶出型(HCO3-)弱～中等腐蝕，個(gè)別有(CO32-)碳酸型中～強(qiáng)腐蝕，無(wú)一般酸性(PH)、侵蝕性CO2、硫酸鎂型(Mg2+)(滴水除外)侵蝕；右壩肩排水廊道環(huán)境水對(duì)混凝土主要為硫酸鹽(SO42-)強(qiáng)腐蝕，SO42-離子含量為2881.8mg/L～4082.55mg/L，最高9846.15mg/L，位于1號(hào)廊道底板0+023水坑。并且，大部分環(huán)境水對(duì)抗硫酸鹽水泥有弱～強(qiáng)腐蝕。對(duì)鉆孔混凝土巖芯樣品采用電鏡微觀結(jié)構(gòu)觀測(cè)和分析，結(jié)論是：混凝土孔隙中有大量鈣礬石生成；混凝土中Ca(OH)2的數(shù)量大大減少，混凝土結(jié)構(gòu)松散、零亂、不密實(shí)，說(shuō)明廊道底板混凝土已受到嚴(yán)重的侵蝕，主要是硫酸鹽侵蝕。而且由于環(huán)境水中Cl-濃度也很高，使原來(lái)應(yīng)發(fā)生占主導(dǎo)的硫酸鹽結(jié)晶膨脹侵蝕破壞轉(zhuǎn)化為分解性侵蝕破壞。導(dǎo)致侵蝕破壞癥狀為起砂、松散、逐漸剝蝕，并且由表向里發(fā)展，而不是結(jié)晶膨脹和脹裂破壞。綜上所述，廊道鋼筋混凝土受侵蝕主要有以下兩方面原因：廊道內(nèi)積水，底板地下水位較高；地下水中含有對(duì)混凝土具有強(qiáng)烈侵蝕作用的硫酸鹽。
3.廊道的工程處理措施
工程處理的原則由于混凝土底板從頂面到底面都受到了一定程度的腐蝕，本身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低，已達(dá)不到原設(shè)計(jì)指標(biāo)。另外，即使地下水位控制在底板建基面以下，毛細(xì)水腐蝕作用仍然較為強(qiáng)烈，底板混凝土?xí)蚋g而強(qiáng)度繼續(xù)降低，進(jìn)而危及到排水廊道的安全運(yùn)行和穩(wěn)定。因此，必須降低地下水位，使廊道混凝土少受地下水及毛細(xì)上升水的影響，同時(shí)，采取措施，恢復(fù)廊道底板混凝土的強(qiáng)度，并使之少受或不受侵蝕破壞。將排水廊道底板的鋼筋混凝土全部鑿除，直至基巖面。底板以上側(cè)墻鑿成傾向外側(cè)且傾角≥45°的斜面，以利于施工澆筑和新老混凝土的結(jié)合。為了滿足施工期排水要求，首先開(kāi)挖一條深入建基面以下的縱向排水溝。施工完成后，作為永久排水暗溝。排水管安裝完畢及濾料填滿溝槽后，鋪設(shè)PCC防腐混凝土預(yù)制蓋板，蓋板厚8cm，寬30cm。為了便于運(yùn)行中檢查，在各廊道交匯處設(shè)置集水井，井壁采用10cm厚的現(xiàn)澆PCC防腐混凝土襯砌，井蓋板為松木蓋板。在基巖建基面和側(cè)墻老混凝土面上，涂抹一層5cm厚的PCC防腐隔離層，并重新布設(shè)鋼筋，然后澆筑250?？沽蛩猁}水泥混凝土，表面涂抹一層5cm厚的PCC防腐砂漿。為順利排走滲入廊道的水，將廊道上游側(cè)底板面做成弧形排水槽，半徑20cm，深20cm。槽底縱坡1/200～1/100，底板橫向坡度為1/100，廊道集水通過(guò)排水槽匯入集水井抽出庫(kù)外。
4.實(shí)施效果
到目前為止，經(jīng)過(guò)10多年的連續(xù)運(yùn)行和觀測(cè)，排水廊道的排水效果良好，廊道內(nèi)無(wú)滲水和潮濕現(xiàn)象。說(shuō)明采用的廊道鋼筋混凝土腐蝕處理措施是合理的。
作者：向新益何春梅王柱和單位：新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院
