渠系混凝土抗硫酸盐侵蚀的措施浅析

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1、渠系混凝土抗硫酸盐侵蚀的措施浅析1前言 　　我市地处亚热带海洋性季风气候区，多年平均降雨量1560mm，人均水资源占有量1171方/人，约为全国的1／2，全省的1／3，属中度缺水地区。从水资源区域分布看，我区相对人均水资源占有量更低，仅为323方。最大区域之值与最小区域之值相差5—7倍，东南沿海明显低于西北部山区,水资源紧缺已严重制约到我区国民经济的可持续发展。在我区的用水结构中，农业用水是大户，占全区用水总量的74%，其中农田灌溉用水量占农业用水量的90%～95%。但目前我区灌区渠系水的利用系数平均

2、只有0.46，有效利用率只有30%左右，不及先进国家的一半。其中减少灌溉渠系输水过程中的水量蒸发和渗漏损失是发展节水农业的一个重要环节。目前灌区每年由于渠道渗漏损失的水量占我区用水总量的33%，其中渠道衬砌混凝土由于各种耐久性原因而导致结构破坏进而发生渗漏的占相当一部分。在我区沿海几个乡镇，灌溉水源及土壤中的硫酸盐对渠道混凝土的化学侵蚀就非常严重，导致这些地区的混凝土工程运行一年后就遭到破坏。提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀对于提高输水工程的有效性、发展这些地区的节水农业无疑意义重大。 2渠系混凝土的运行环境

3、与硫酸盐侵蚀 　　渠道衬砌混凝土的运行环境和使用环境与其他工程的混凝土完全不同，渠道衬砌混凝土长期与流动的水接触，其运行环境比一般的民用建筑混凝土要严酷得多，经常由于耐久性原因如干湿循环、水中化学物质侵蚀、裂缝等导致混凝土破坏，因此对渠道衬砌混凝土的耐久性提出更高的要求。同时大多数渠道砌衬混凝土是现场浇筑的薄层结构，还要受地下土壤存在的化学物质的侵蚀。所以，渠道衬砌混凝土是在水、气、土壤组成的一个动态环境中运行。然而长期以来，对渠道衬砌混凝土的耐久性考虑较少，没有引起足够重视，这与恶劣的运行环境是不相

4、符的。 　　混凝土的硫酸盐侵蚀是比较严重的一种混凝土劣化现象，混凝土遭受硫酸盐破坏的实质是环境中的SO42-进入混凝土内部，与水泥石的某些级组分发生化学反应，生成一些难溶的盐类矿物，吸水而产生体积膨胀；当膨胀应力超过混凝土的抗拉强度时，导致了混凝土的破坏。相对而言，渠系混凝土的硫酸盐侵蚀由于其特殊的运行环境，比一般混凝土的硫酸盐侵蚀问题更为复杂。主要表现在侵蚀性硫酸盐的种类、来源及多种耐久性因素的共同作用。 　　对渠系混凝土有侵蚀性的硫酸盐主要来自外部环境，如大气环境、污水排放以及土壤中的硫酸根离子。

5、由于污染源不同，水中除SO42-外还含有大量对混凝土有害的其他离子。如灵川、东海等沿海乡镇的污染，其污染物除SO42-外还含有大量的CL-，阳离子种类有Na+、Ca2+、Mg2+等；部分工业排放的污染物伴有大量的酸性物质，通过地下水侵蚀周边土壤，影响其酸碱度，对混凝土造成酸性和硫酸盐的双重腐蚀。 　　多因素共同作用是渠系混凝土硫酸盐侵蚀的又一特征。裂缝的存在与流动的水使侵蚀速度大大加快，干湿循环使硫酸根离子在局部富集以及HCO3+、CL-、Mg2-等不同离子的存在使侵蚀原因呈多样化。因此，渠系混凝土的

6、硫酸盐侵蚀往往与多个耐久性问题共同发生作用。 3渠系混凝土抗硫酸盐侵蚀的措施分析 　　目前，在混凝土抗硫酸盐侵蚀方面也有具体的试验标准和施工规范，提高了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能和建筑物的寿命。但由于硫酸盐侵蚀而导致的混凝土结构破坏和功能失效的事例仍然经常发生，这一问题在渠系混凝土中就远未解决。原因除复杂的侵蚀环境和混凝土材料本身外，还与设计、施工、养护等因素有关。因此，提高渠系混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能需要考虑众多因素的统一作用。 3.1设计对混凝土硫酸盐侵蚀的防护措施 　　采用混凝土作为渠系输水结构过

7、水面的目的是由于混凝土相对土壤、浆砌石等传统衬砌材料具有非常低的渗透系数，可以大大提高水的利用系数，而且施工维护方便。基于这一目的，设计上对渠道的整体渗透性是重点考虑的因素，而对混凝土的耐久性往往考虑较少，这就导致渠道衬砌混凝土普遍存在耐久性不良的现象。另外由于不承受荷载，混凝土的设计强度一般都比较低，主干渠设计强度一般为C15～C20，因此混凝土的水灰比都大于0.55。这一水灰比大于国外对中等硫酸盐侵蚀环境下水灰比的限制值。我国国家标准及水利行业规范中虽然规定了硫酸盐对混凝土的侵蚀程度，但对于硫酸盐

8、侵蚀环境下的防护措施仅规定了使用抗硫酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。因此，要提高渠系混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能首先应从设计上加以防范。即以耐久性为设计指标设计渠系衬砌混凝土，改变以抗压强度作为混凝土设计参数的设计方法。耐久性指标既包括抗硫酸盐侵蚀性能，同时还包括抗渗性等，根据混凝土的使用和运行环境决定其耐久性指标；其次从结构设计上考虑如何提高渠系混凝土的抗侵蚀能力，如在主干渠等重要地方优先考虑采用土工膜或复合土工膜防渗，既阻断了渠道水与地下土壤之间的离子循环与交