酸性水環境下漿砌石渡槽混合砂漿耐久性研究

杜曉虎

(新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

渡槽的應用歷史悠久，在南水北調工程中獲得了大量的使用。在長時間的運行過程中，會出現較多不確定性因素從而影響其性能的不斷劣化，降低渡槽的整體耐久性和使用壽命。影響渡槽性能的因素主要有內部環境因素，如材料種類、外加劑、水膠比、施工設計質量等；外部環境，如濕度、酸堿度、凍融情況等；運行環境，如后期的運行維護管理、運行的荷載等[1- 6]。

王鎧對水工混凝土在硫酸環境下的腐蝕情況進行了探討分析，論述了微觀氣候條件下對混凝土干濕交替帶的影響規律[7]。劉江等對礦物摻合量、配合比等對橋梁樁基混凝土的耐久性的影響規律進行了研究，認為粉煤灰比礦渣粉摻合料更適合用于提高混凝土的抗酸性能[8]。馬保國等模擬了在中國酸雨的情況下，將普通硅酸鹽水泥空白砂漿作為參比組，對礦渣微細粉對于改善混凝土抗酸雨性能的影響進行了試驗研究[9]。

本文在總結前人研究經驗的基礎上，研究了南水北調工程某漿砌石渡槽所采用的混合砂漿在硝酸和硫酸兩種水環境下不同水膠比、pH值及腐蝕時間對耐久性的影響規律，為漿砌石渡槽的長久運行提供了試驗支撐。由于強度是耐久性的主要指標之一，本文主要以強度變化率來分析。

1 試驗方案

試驗所用漿砌石混合砂漿試件為150mm×150mm×150mm的正方體，水泥采用po42.5普通硅酸鹽水泥，根據水膠比的不同，共設有4種不同的試驗配合比，主要材料配比見表1。酸性水溶液共分為兩種：硝酸溶液和硫酸溶液，pH值分別調整為1、2、3、4，并在試驗過程中保持不變；對試件分別在酸性溶液下侵蝕3d、7d、14d、28d后測定其抗壓強度和計對應的質量，計算其強度變化率。

表1 試驗配合比

2 試驗結果

2.1 水膠比對耐久性的影響

在pH值為2的酸性溶液中分別侵蝕3d、7d、14d、28d后的強度變化值見圖1。從圖中可以看出，pH值等于2且水膠比一定時，隨著侵蝕時間的增加，混合砂漿的強度變化率呈先增后減的趨勢，這是因為在早期侵蝕作用下，試件內部未水化的水泥會繼續水化，而侵蝕作用還難以抵消這部分水化作用，因此試件的強度會出現暫時的增加。當酸性侵蝕作用造成的強度損失率超過水化作用形成的后續強度時，試件強度就會呈現降低現象，水膠比越小，試件在同一侵蝕時間下的強度損失率越小，這是因為水泥等膠凝材料越多，水化作用產生的堿性物質越豐富，能夠最大程度上消耗侵入試件內部的酸根離子，從而延緩或者減小試件的強度降低率。

圖1 不同水膠比下強度變化率隨侵蝕時間變化關系

2.2 pH值對耐久性的影響

在J1配合比下，不同pH值下砂漿的強度變化情況見圖2。從圖中可看出，當酸溶液的pH值變化時，強度變化率隨侵蝕時間的變化趨勢是不同的。在強酸環境下(pH=1)，試件的強度值一直呈降低趨勢，當pH=2和3時，試件的強度值呈先增后減的整體趨勢，只是出現強度變化拐點的時間先后不同，當pH值等于4時，試件在28d侵蝕時間下，強度值呈一直的增加趨勢，且pH值越大，在相同侵蝕時間下，試件的強度值越小。出現上述情況的原因在于：pH值與溶液中所含的酸根離子濃度相關，當酸根濃度大大超過了水泥后期水化產生的堿性離子濃度時，就會出現強度一直降低的趨勢(侵蝕強度一直處于主導地位)；當酸根離子濃度不夠大，但又足以消耗水化堿性離子量時，就會出現強度先增后減的趨勢，即表現為早期強度增加，后期降低；當酸根離子濃度較稀，且總離子數量小于水化堿性離子的數量時，試件的強度則會像正常環境下一樣隨著后期水化作用的發生，結構不斷密實，強度不斷增長。

圖2 不同pH值下強度變化率隨侵蝕時間的變化關系

2.3 兩種酸性溶液下強度變化率對比

圖3 兩種酸性溶液強度變化率對比

2.4 討論

影響漿砌石混合砂漿抗酸腐蝕性能的因素眾多，并不局限于本文所研究的對象，但是從試驗結果可以看到，除了侵蝕時間、pH值以及水膠比等因素的影響，混合砂漿的抗酸腐蝕性能還與酸溶液的種類相關。在現實中，水中的酸性物質往往比本文的試驗條件還要復雜，這就造成了漿砌石渡槽在運行過程中復雜的自然環境，不斷更替的水環境會使其使用耐久性大打折扣。而適當降低水灰比，增加水泥用量，可以提高漿砌石渡槽的抗酸腐蝕性和使用壽命。

3 結論

(1)強酸條件下，混合砂漿的強度隨侵蝕時間逐漸減?。惠^強酸條件下，混合砂漿的強度隨侵蝕時間呈先增后降的趨勢；弱酸環境下，混合砂漿的強度則呈逐漸增加趨勢。

(2)硝酸溶液對混合砂漿的腐蝕性要大于硫酸溶液；適當降低水膠比，增加水泥用量，可以有效減小酸性溶液對漿砌石混合砂漿的腐蝕率。

[1] 蔣林華. 鋼筋混凝土渡槽耐久性研究進展[J]. 第七屆全國混凝土耐久性學術交流會, 2009．

[2] 李小東. 渡槽病害檢測及治理措施[J]. 水利技術監督, 2017, 25(04): 31- 32．

[3] 楊錢昌, 張建華. 砌石渡槽襯砌混凝土裂縫的處理[J]. 浙江水利科技, 1997(02): 40- 41．

[4] 楊偉. 輸水工程大跨度現澆拱式渡槽施工技術[J]. 水利技術監督, 2016, 24(05): 119- 122．

[5] 楊永民, 陳澤鵬, 張君祿, 等. 工程使用條件因素對渡槽水封橡膠止水帶老化的影響[J]. 廣東水利水電, 2014(02): 15- 19．

[6] 方廣文. 趙山渡輸水渠系渡槽伸縮縫漏水處理方案探析[J]. 水利規劃與設計, 2017(01): 144- 146．

[7] 王鎧. 論混凝土干濕交替帶水中硫酸鹽腐蝕的微觀氣候——2012年《巖土工程勘察規范》全面修訂的建議[J]. 勘察科學技術, 2012(05): 6- 8．

[8] 劉江, 曾逢春, 蔡老虎, 等. 酸性水環境下橋梁樁基混凝土的配制與耐久性研究[J]. 武漢理工大學學報, 2012, 34(06): 91- 95．

[9] 馬保國, 肖君, 汪海貴, 等. 礦渣微細粉對水泥基材料抗酸雨侵蝕特性研究[J]. 混凝土, 2009(01): 23- 26．

簡訊

水利部召開2018年第1次河長制湖長制工作
月推進會要求確保按期全面建立河長制湖長制

本站訊 3月9日，水利部副部長周學文主持召開2018年第1次全國河長制湖長制工作月推進視頻會，強調各地要進一步提高認識，加大工作力度，確保河長制湖長制各項目標任務落地見效。

周學文指出，2017年第5次月推進會以來，全面推行河長制工作取得重要階段性成果。北京等25個省份已全面建立河長制，遼寧、廣西、西藏、陜西、甘肅、新疆等6個省份將于2018年6月底前全面建立河長制，中央要求的全面建立河長制目標有望提前實現。

周學文要求，各地要重點做好五方面工作：一是制定實施好年度工作計劃，確保2018年6月底前全面建立河長制。二是貫徹落實好湖長制指導意見，細化目標任務，落實責任分工，將實施湖長制納入河長制工作體系，確保2018年年底前全面建立湖長制。三是組織開展好河湖專項行動，重點解決人民群眾反映強烈的熱點問題，整治一片、鞏固一片，防止問題反彈，確保河湖面貌有效改善。特別是要做好入河排污口調查摸底和規范整治專項行動，長江經濟帶11省(直轄市)要不打折扣堅決完成長江入河排污口整改任務，其他省份必須在3月底前全面啟動調查摸底工作，并逐級、逐河、逐段分解落實各級河長湖長責任，分類提出整改措施并推進實施，納入“一河一策”方案。四是開展水利部2018年第1次河長制湖長制工作督導檢查。五是組織好全國河長制湖長制管理信息系統基礎數據填報工作。

會上，水利部建設與管理司、信息中心分別通報了長江干流岸線保護和利用專項檢查及長江經濟帶固體廢物點位排查、全國河長制湖長制管理信息系統基礎數據填報等有關情況；遼寧、福建、河南、湖南等省作了交流發言。

水利部機關有關司局和直屬單位負責人在主會場出席會議，各流域機構、各省(自治區、直轄市)和新疆生產建設兵團水行政主管部門主要負責人、分管負責人，各省級河長制辦公室負責人在分會場參加會議。

(來源：水利部網站)