论公路隧道混凝土防腐蚀耐久性试验

论公路隧道混凝土防腐蚀耐久性试验研究

摘要：许多地区高速公路隧道混泥土路面和衬砌在运营通行期间都出现了不同程度的病害现象，这对高速公路隧道中车辆运行造成了安全隐患，经过对高速公路出现病害地段的进行分析，对混凝土的长期防腐蚀耐久性能进行了试验研究，并对其结果做出了分析总结。

关键词：腐蚀媒介；混凝土；强度

一、高速公路隧道混凝土路面病害地段的调查

高速公路隧道路面混凝土发生裂坏破损主要有三种类型：移动、开裂和形变。而经过调查发生混凝土病害路面主要以开裂为主。 开裂是指衬砌出现龟裂和裂缝，开裂的形成是由于混凝土发生变形导致的结果。但是由于诱发高速公路混凝土出现的开裂病害种类繁多，形成开裂的原因也十分复杂，所以在现有的理论研究水平上还不能够从根本上对其作出解释，在通过了师弟的考察，分析后得出高速公路混凝土发生开裂的主要原因有以下三点。 （一）腐蚀

由于混凝土中调制中水泥品种的不同，以及含侵蚀性介质水的作用导致混凝土本身具有一定的腐蚀性。并且受到天气环境影响，使其表面受到多种化学介质的侵入对混凝土造成腐蚀。湿度也能使其腐蚀的速度加快，使混凝土长期处于腐蚀状态下，由此形成开裂。 （二）冻害

近年来我国天气变化异常，气温变化巨大，使其高速公路混凝

土在巨大的昼夜温差及换季温差下，发生热胀冷缩的效应，从而引发了开裂病害的产生。 （三）化学物质

隧道随处地段中含有丰富的为学成分为caso4的膏盐，这一类盐易溶于水，能造成大规模的溶洞，并且如果发生硫酸盐和氯盐浸入到混凝土当中，都能对混凝土造成腐蚀，使混凝土的性能不佳，降低了混凝土的耐久性。

根据国家发布的（jtg f60---2009）《公路隧道施工技术规范》中要求到隧道施工必须遵守国家行业的质量标准。而交工时也必须对水泥混凝土抗压抗腐蚀强度进行评定。所以找到良好的混凝土对于隧道施工的顺利完工以及日后的耐用度都是具有深远意义的。而后文我们将进行混凝土的防腐蚀耐久性试验，找到符合国家发布的（jtg f60---2009）文件中所要求隧道施工合格的混凝土种类。 二、混凝土类型及腐蚀媒介种类 （一）混凝土类型

在试验中考虑到隧道施工的特殊性，主要选取了两种混凝土：c40高性能泵送混凝土，c25粉煤灰泵送混凝土。其中c40高性能泵送混凝土的代号为c2，c25粉煤灰泵送混凝土的代号为p30—1.经过精密的测试得出这两种混凝土在养护室空气中和在室外自然养护中养护系数都为24d。在抗压强度方面c40养护室空气中为46.94mpa，室外自然空气中为42.52mpa，c25则分别为32.66mpa和28.31mpa。而在试验中我们采用的混凝土养护标准为28d，养护

温度为z（20±3）℃，在相对湿度大于80%的标准养护室内中空气养护。试件的尺寸大小选用4cm×4cm×16cm，这样可以同时测得抗压、抗析强度，并且小尺寸试件的表面积比较大，这样有利于快速腐蚀。

（二）腐蚀媒介的类型选择

在试验中考虑到隧道施工中环境对混凝土的影响，主要选择了四种不同的腐蚀介质，分别为：人工海水，清水，硫酸盐溶液和柠檬酸缓冲溶液。 （1）人工海水

试验中采用astm d-114的标准规定配比人工海水，含主要化学成分：每平方立米nacl 30.05kg，每平方立米mgcl 24.5kg，每平方立米mgso2·6h2o12.3kg，每平方立米naso4 4.0kg。这样可以保证在短时间内试件达到要求的试验结果。 （2）清水

潮湿，高温等因素都能促使水泥水化，而用清水做对比试验则可以最大程度的消除这些因数对试验结果带来的影响，将误差范围控制到最小。

用清水做试验，腐蚀系数是按照在一定腐蚀龄期下，试件在腐蚀介质中的强度与在清水中的强度比来计算的。 （3）硫酸盐溶液

在参照了gb 2420-81后，采用了3.00%硫酸钠溶液。并且又借鉴了集料坚固性试验方法后，采用了饱和硫酸钠溶液来加剧试件的

腐蚀。

（4）柠檬酸缓冲溶液

试验中所采用的柠檬酸缓冲溶液配比为：柠檬酸1138，氢氧化钠37g，水48kg。这时的ph值为2.24。当ph值大于4.0的时候需要换水。 三、试验方法

在试验中严格控制腐蚀条件，达到：常温全浸泡，煮沸，恒温全浸泡等。

而检测性能则主要包括：试件的外观、重量、强度及混凝土的抗冻抗腐性。

具体的试验方法为：在实践成型以后要经过预养护，浸水饱和。全部完成则擦干称试件的原始重量，称完以后浸泡在所选择的腐蚀媒介中。当达到规定的龄期时就将其捞出擦干，称其浸泡后的重量并观察试件外观，抗折抗压的强度。

浸泡的条件也必须严格。腐蚀溶液的用量配制按体积比1：8～1：10之间计算，我们选用的4cm×4cm×16cm试件每块要用到2～2.5l的腐蚀溶液。在浸泡过程中腐蚀溶液面要高出试件顶面大约1～2cm，试件的间距大于5mm且试件平放时要注意把底部垫起约1cm左右。浸泡时要注意加盖以避免溶液蒸发，每天要搅拌一次溶液，每两个月就必须要换一次浸泡溶液。如果选用的是可放8组即24条试件的塑料周转箱，那么底部就需要铺上人工草坪，每个试件间的间距为4cm，溶液液面要高出试件顶部大约4cm。煮沸过程中试

件须要浸泡在100℃腐蚀溶液中煮沸6个小时并且在空气中晾晒约18个小时。 四、试验的结果 （一）人工海水

c40高性能混凝土实践在标养24d以后，放在人工海水中进行干湿循环，按照4、12、18、24d龄期测定试件的强度，试验结果为： 在6d龄期下试件的重量损失率为0.23%，抗折强度为9.65mpa，抗折强度的损失率为-26.20%，抗压强度为55.81mpa，抗压强度的损失率为-17.3

在12d龄期下试件的重量损失率为0.46%，抗折强度为9.8mpa，抗折损失率为-22.9%，抗压强度不能测量。

在18d龄期下试件的重量损失率为0.55%，抗折强度为10.06mpa，抗折损失率为-28.8%，抗压强度为64.8mpa，抗压强度损失率为-28.4%

在24d龄期下实践的重量损失率为0.48%，抗折强度为9.25mpa，抗折损失率为-18.4%，抗压强度为65.05mpa，抗压强度损失率为-28.6。

由此可以看出在人工海水中的损失率比较小，反而强度在不断地上升。这说明了c40高性能混凝土在该环境下有着良好的耐久性。而强度上升的原因大致是因为后期水化作用，盐结晶化后充密导致。

（二）清水

在清水溶液中c40高性能混凝土标养24d后，c40混凝土的重量变化并不明显，但是强度却随着龄期不断增长。而在清水中的干湿循环试验下c40高性能混凝土强度增长，但到一定过程之后，强度系数基本保持不变。而c25粉煤灰混凝土试件在标养12d后浸泡在清水中，试验结束后得出在浸泡两个月后c25粉煤混凝土发热强度趋于稳定化。 （三）硫酸盐溶液

在硫酸盐溶液中c40高性能混凝土在养护室水中养护了12d后，且常温全浸泡在配置好的na2so4溶液中，试验结束后得出数据在三个月的溶液浸泡下，c40高性能混凝土的强度不断上升，说明该因素并未对试件产生明显的影响。而c25粉煤灰混凝土试件在养护室的水中养护12d后常温全浸泡在na2so4溶液中三个月，根据试验借宿后的数据得出c25粉煤灰混凝土试件对na2so4溶液的抗腐蚀能力较好。

（四）柠檬酸缓冲溶液

在柠檬酸缓冲溶液中c40高性能混凝土在标养了24d后，常温全浸泡在柠檬酸缓冲溶液中，按照6d，12d，18d，24d龄期测定，试验结束后根据数据得出弱酸对于c40高性能混凝土有着强腐蚀性。按照标准度来算该试件在6d就造成了耐久性破坏。而c25粉煤灰混凝土试件在水养12d后全浸泡在柠檬酸溶液中同样按照6d，12d，18d，24d龄期测定，试验结束后根据数据得出c25粉煤灰混凝土同样遭受弱酸腐蚀情况严重。但是相比较而言c40高性能混凝

土的耐酸性腐蚀能力要强一些。 四、总结

试验结果表明，在公路隧道施工中路面用c40高性能混凝土中掺入一定量的的粉煤灰，其比值大约占25%左右，形成混合型混凝土，对隧道混凝土的防腐耐久都是有着显著提升的。这种混凝土能够具有良好的抗氯离子侵蚀的作用，增强了混凝土的耐腐蚀性，而同时粉煤灰也有效提高了混凝土的抗碳化性能，是强度加大，提高了耐久性。利用此种混凝土在隧道的施工中就能按照《公路隧道施工技术规范》（jtg f60---2009）文件中所规范的要求执行，给隧道施工工程的完成质量提供保障。 参考文献：

[1] 杨林德，高占学.公路隧道混凝土衬砌结构的耐久性与保护层厚度[j].土木工程学报，2003，36（12）：64-67.

[2] 杨露.公路隧道混凝土防腐蚀耐久性试验研究[j].黑龙江交通科技，2008，31（9）：43-45.

[3] 许景阳.浅谈海港工程混凝土防腐施工[j].科学之友，2011，（30）：95-96.

[4] 高静.岩盐地区混凝土防腐施工技术[j].国防交通工程与技术，2012，10（1）：79-80，59；63.