膠東輸水明渠混凝土襯砌板腐蝕破壞問題研究

【摘要】山東省膠東調水工程屬于我國南水北調東線工程的一條支線。其中所使用的混凝土預制板是通過工廠進行生產的，所以，其質量相對穩定，且施工方便，為此，在明渠襯砌方面的應用十分廣泛。然而，在實際施工當中，有很多渠段預制板在短時間內都出現了腐蝕破壞的情況。為了能夠及時找出腐蝕破壞的原因，并且采取具有針對性的措施予以解決，進而全面檢測混凝土預制板質量以及所處的環境介質，包括破壞殘體等。通過對檢測結果的分析可以發現，混凝土襯砌板被破壞的主要原因就是硫酸鹽的腐蝕。

【關鍵詞】膠東輸水明渠；混凝土襯砌板；腐蝕；破壞

前言：

針對膠東調水明渠工程項目，在其完成襯砌施工后，在短時間內出現了部分渠段混凝土預制板脫皮與龜裂的問題，而且存在崩解破碎的情況，導致強度逐漸喪失。然而，混凝土僅經歷一個冬季就出現破壞嚴重的情況并不常見，所以，為了保證工程項目使用的效果理想，就一定要在短時間內找出問題的原因，積極采取解決的措施，以免在工程項目的建設后期存在諸多質量問題。

一、膠東輸水明渠工程概況

膠東輸水河襯砌改造工程具體位置是青島市平度市境內，屬于膠東地區引黃調水工程中的配套改建工程一部分。其中，該工程項目渠道斷面的設計屬于梯形斷面，并且通過利用混凝土預制板完成整個斷面的襯砌工作。底寬是14.2米，邊坡為8.4米，而坡度比是1：2。另外，預制板的設計指標是C20、F200、W8，并使用型號為M10砂漿予以砌筑。沿著渠道的縱向方向，每距離18米會設置沉降縫，而縫的具體寬度為2厘米，將聚硫乙烯塑料膠泥填充在縫的內部。在位于渠底之上的50厘米位置，需要在兩岸邊坡位置設置排水暗管，并且間隔30米的位置設置集水箱。在此基礎上，需要在渠底鋪設適當的土工布，碎石墊層的厚度在10厘米，并且對上部采用混凝土預制板的砌筑方式。而在渠道襯砌穩定頂部，則應當使用現澆混凝土來壓頂，而其規格是寬度為50厘米，厚度為6厘米。

二、混凝土襯砌板腐蝕破壞問題的研究方法

導致混凝土材料被破壞的主要原因有物理破壞與化學腐蝕破壞兩種，而針對該問題的研究與分析，可以通過以下三個方面開展：

第一，檢測混凝土預制板的質量。由于混凝土預制板生產質量會對混凝土自身的耐久性產生直接的影響，所以，需要針對混凝土生產與施工環節中的質量問題予以全面地檢查，并且針對其強度等級以及抗凍融等級進行分析，考慮是否因為其等級不符合設計指標而出現凍融破壞。為此，可以在混凝土板預制廠中抽取兩塊，并且通過對回彈儀的使用對抗壓的強度進行檢測，并在實驗室內部開展抗凍融的實驗。

第二，檢測混凝土環境介質。由于環境介質對于混凝土腐蝕性能的影響程度不同，而且明渠段導致混凝土襯砌存在腐蝕破壞的介質有土壤以及地下水。所以，應當對渠道內的地下水以及回填土壤進行取樣，開展室內測試，進而針對以上介質對于影響混凝土的腐蝕物質或者是含量予以檢驗。與此同時，根據防腐蝕設計規范的標準劃分腐蝕性土和水的腐蝕等級，了解環境中土和水對于混凝土腐蝕性等級。

第三，檢測混凝土的破壞體成分。混凝土和腐蝕性介質在相互作用之下所形成的產物就是混凝土預制板腐蝕破壞殘體，所以，應當在破壞預制板中取樣并開展室內檢測和分析。與非破壞體進行對比，進而了解是哪一種腐蝕介質導致混凝土出現腐蝕破壞。

三、混凝土襯砌板腐蝕破壞檢測結果與分析

（一） 具體檢測結果

表一闡述了膠東輸水明渠混凝土預制板檢測的結果：

（二） 關于檢測結果的分析

第一，根據對預制板問題的檢測，可以發現，在預制廠中所抽取的混凝土板，其抗壓強度與抗凍融等級都可以滿足具體的設計指標，進而可以排除輸水明渠混凝土本身問題的影響。

第二，根據土樣檢測的結果分析，土中影響混凝土腐蝕的因素有氯離子，硫酸根離子和鎂離子，而且其等級已經達到了中度腐蝕程度。而針對浸水過濾以后的土，其水溶液等級達到了弱腐蝕性程度。

第三，根據水樣檢測的結果可以發現，水的PH值與中性水相接近。其中，對于混凝土帶來腐蝕作用的硫酸根離子含量在布局以及超過了250mg/L，屬于弱腐蝕等級的水。而最主要的原因就是在地下水提取的時候，有嚴重滲入現象，所以，大部分離子的濃度都不高。

第四，通過混凝土預制板對比檢測結果可以發現，其中的氧化鎂和氧化鈣含量大致相同，但是，其中的硫酸根離子含量的差值卻極大。

針對以上檢測結果的分析和研究，可以發現，導致混凝土腐蝕破壞的原因就是硫酸根離子的含量較大。

結束語：

綜上所述，通過檢測可以發現，正是因為渠道土壤當中的硫酸根離子含量過大，導致浸泡并滲透到混凝土當中，進而同水泥石當中的氫氧化鈣發生作用而形成石膏。同時，石膏會同水化鋁酸鈣發生反應而形成高硫型水化鋁酸鈣，使其體積膨脹。而在礦物形態中以針狀晶體形式存在，向四周生長，進而相互擠壓并形成內應力，最終導致水泥石裂開，而混凝土的結構物遭受破壞。為此，針對這一問題一定要采取具體措施解決。

參考文獻：

[1]王兵.膠東輸水明渠混凝土襯砌板腐蝕破壞原因探析[J].中國水利，2010（10）：39-41.

[2]張靈真，韓鳳來.現澆混凝土襯砌板裂縫的預防和控制措施[J].中國農村水利水電，2010（3）：107-109，113.

[3]方園.渠道混凝土襯砌板破裂和塌陷分析與處理[J].城市建設理論研究（電子版），2014（8）.