CN108564287A - 一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法，属于桥梁工程领域。综合考虑了环境因素、原材料因素和表层混凝土质量因素三大方面。将环境因素分为气候干湿、地下水及土壤硫酸盐成分和含量三个子类别；将原材料因素分为水泥中铝酸三钙含量、粉煤灰和矿渣掺量三个子类别；将表层混凝土质量用连通孔隙率表示；对以上各因素赋予对应的分项风险指数，通过各分项风险指数的加和得到综合风险指数，并通过该综合风险指数评价其腐蚀风险。本发明可用于重载铁路混凝土桥墩受硫酸盐腐蚀风险的评定，方法较为简单，计算简明，区分性强。

Description

一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法
技术领域
本发明涉及一种腐蚀风险评价方法，具体的说是一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法，属于桥梁工程领域。
背景技术
世界范围内混凝土工程应用日益广泛，尽管在普通环境中，混凝土被认为是一种耐久的建筑材料，但在恶劣的服役环境中，其耐久性问题却日益突出。化学腐蚀是混凝土面临的一种较为严重的腐蚀类别，其中硫酸盐腐蚀是化学腐蚀最普遍的形式。我国幅员辽阔，在西北地区和东部沿海区域有不少盐碱地，特别是西北内陆盐湖及东部黄河三角洲(含黄河故道附近)区域硫酸盐侵蚀尤为突出。一些交通基础设施和电力基础设施投入使用十几年甚至几年就出现严重腐蚀，不得不加固改造或者拆除重建，中断设施使用，造成不良社会影响。我国重载铁路建造时间较早，当时对耐久性认识尚不充分，在工程设计时往往没有考虑耐久性问题，现场调研表明，东部盐碱地区域的混凝土桥墩腐蚀已经凸现。经文献检索，未发现国内外有综合考虑环境、材料和混凝土质量的硫酸盐腐蚀风险评价方法。本发明旨在提供一种综合评定方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法，通过对混凝土工程所处环境、所用原材料和配合比，以及表层混凝土的质量的评价，得到一种综合的腐蚀风险评价指数，对于混凝土受硫酸盐腐蚀风险判断具有参考意义。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法，综合考虑环境因素、原材料因素和表层混凝土质量因素三大方面，将环境因素分为气候环境、地下水及土壤硫酸盐成分和含量三个子类别；将原材料因素分为水泥中铝酸三钙含量、粉煤灰和矿渣掺加三个子类别；将表层混凝土质量用连通孔隙率k表示；其中，所述土壤硫酸盐成分和含量子类别包括土壤中可溶性硫酸盐含量以及土壤中可溶性硫酸盐成分的相对浓度，而土壤中可溶性硫酸盐成分的相对浓度又分为土壤中硫酸镁、硫酸钠和硫酸钙的浓度；所述粉煤灰子类别包括混凝土配合比中一级粉煤灰用量占所有胶凝材料质量的百分比；所述矿渣掺加子类别包括混凝土配合比中粒化高炉矿渣用量占所有胶凝材料质量的百分比；对以上各因素赋予对应的分项风险指数，通过各分项风险指数的加和得到综合风险指数，并通过该综合风险指数评价其腐蚀风险。
优选的，对于气候环境来说，所述气候环境若为干旱地区，则分项风险指数 R0＝0；若为湿润地区，则分项风险指数R0＝1；若为干湿交替地区，则分项风险指数R0＝2；
对于地下水来说，所述地下水情况若无地下水，分项风险指数R1＝0；则若地下水为浅层滞水，则分项风险指数R1＝1；若为流动水，则分项风险指数R1＝2；
对于土壤中可溶性硫酸盐含量p来说，若p≥4000mg/Kg，则分项风险指数 R2＝3；若2000mg/Kg<p<4000mg/Kg，则分项风险指数R2＝2；若400 mg/Kg<p≤2000mg/Kg，则分项风险指数R2＝1；若p≤400mg/Kg，则硫酸盐腐蚀风险可忽略，直接取综合风险指数R＝0；
对于土壤中硫酸镁、硫酸钠和硫酸钙的浓度来说，所述土壤中硫酸镁、硫酸钠和硫酸钙的浓度，分别记作CMg、CNa和CCa，若CMg>max{CNa,CCa}，则分项风险指数R3＝3；若CNa>max{CMg,CCa}，则分项风险指数R3＝2；若CCa>max{CMg, CNa}，则分项风险指数R3＝1；
对于水泥中铝酸三钙含量来说，若该含量大于9％，则分项风险指数R4＝2，否则分项风险指数R4＝1；
对于混凝土配合比中一级粉煤灰用量占所有胶凝材料质量的百分比来说，若该百分比大于25％，则分项风险指数R5＝1；否则分项风险指数R5＝2；
对于混凝土配合比中粒化高炉矿渣用量占所有胶凝材料质量的百分比来说，若该百分比大于60％，则分项风险指数R6＝0；否则分项风险指数R6＝1。
对于混凝土质量来说，若连通孔隙率k>0.12，则分项风险指数R7＝2；若 7≤k≤12，则分项风险指数R7＝1；若k<7，分项风险指数R7＝0。
优选的，对于混凝土质量来说，应在易受硫酸盐侵蚀部位钻孔取芯，钻孔直径不大于50mm，钻孔深度不小于混凝土保护层厚度；用清水洗净芯样，放入混凝土真空饱水机内饱水，使真空泵读数小于0.1个大气压，保持真空度注入蒸馏水，持续抽真空48小时；取出芯样擦干表面水迹，立即用精度大于十分之一克的电子秤称重，记质量为m1，再将芯样放至80℃～90℃的环境中烘烤72小时，用同一个电子秤称重，记质量为m2，计算k＝2.4×(m1-m2)/m2。
优选的，所述综合风险指数根据表1查取风险等级：
表1
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.该方法可对重载铁路混凝土桥墩受硫酸盐侵蚀风险进行综合定性评价。
2.该方法结合了现场调查及实验室测试，考虑因素较为全面，且所需的实验仪器少，操作简便。
3.该方法较为简单，计算简明，区分性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
山东省东营市某铁路桥墩，处于干湿交替环境，分项风险指数R0＝2；地下水为浅层滞水，分项风险指数R1＝1；土壤中可溶性硫酸盐含量为3860mg/Kg，分项风险指数R2＝2；土壤中硫酸钠的浓度高于硫酸镁和硫酸钙的浓度，分项风险指数R3＝2；水泥化学组分中铝酸三钙的含量为8％，分项风险指数R4＝1；一级粉煤灰用量占所有胶凝材料质量的百分比为30％，分项风险指数R5＝1；未掺加矿渣，分项风险指数R6＝1；在同一桥墩三个不同部位钻孔取芯，按照上述流程计算k＝8.2，分项风险指数R7＝1。计算得综合风险指数R＝11，查表1为极高风险。事实上，该桥墩已于2012年8月份经专家鉴定为危险墩，已加固改造。
上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims (4)

1.一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法，其特征在于：综合考虑环境因素、原材料因素和表层混凝土质量因素三大方面，将环境因素分为气候环境、地下水及土壤硫酸盐成分和含量三个子类别；将原材料因素分为水泥中铝酸三钙含量、粉煤灰和矿渣掺加三个子类别；将表层混凝土质量用连通孔隙率k表示；其中，所述土壤硫酸盐成分和含量子类别包括土壤中可溶性硫酸盐含量以及土壤中可溶性硫酸盐成分的相对浓度，而土壤中可溶性硫酸盐成分的相对浓度又分为土壤中硫酸镁、硫酸钠和硫酸钙的浓度；所述粉煤灰子类别包括混凝土配合比中一级粉煤灰用量占所有胶凝材料质量的百分比；所述矿渣掺加子类别包括混凝土配合比中粒化高炉矿渣用量占所有胶凝材料质量的百分比；对以上各因素赋予对应的分项风险指数，通过各分项风险指数的加和得到综合风险指数，并通过该综合风险指数评价其腐蚀风险。
2.根据权利要求1所述的一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法，其特征在于：
对于气候环境来说，所述气候环境若为干旱地区，则分项风险指数R0＝0；若为湿润地区，则分项风险指数R0＝1；若为干湿交替地区，则分项风险指数R0＝2；
对于地下水来说，所述地下水情况若无地下水，分项风险指数R1＝0；则若地下水为浅层滞水，则分项风险指数R1＝1；若为流动水，则分项风险指数R1＝2；
对于土壤中可溶性硫酸盐含量p来说，若p≥4000mg/Kg，则分项风险指数R2＝3；若2000mg/Kg<p<4000mg/Kg，则分项风险指数R2＝2；若400mg/Kg<p≤2000mg/Kg，则分项风险指数R2＝1；若p≤400mg/Kg，则硫酸盐腐蚀风险可忽略，直接取综合风险指数R＝0；
对于土壤中硫酸镁、硫酸钠和硫酸钙的浓度来说，所述土壤中硫酸镁、硫酸钠和硫酸钙的浓度，分别记作CMg、CNa和CCa，若CMg>max{CNa,CCa}，则分项风险指数R3＝3；若CNa>max{CMg,CCa}，则分项风险指数R3＝2；若CCa>max{CMg,CNa}，则分项风险指数R3＝1；
对于水泥中铝酸三钙含量来说，若该含量大于9％，则分项风险指数R4＝2，否则分项风险指数R4＝1；
对于混凝土配合比中一级粉煤灰用量占所有胶凝材料质量的百分比来说，若该百分比大于25％，则分项风险指数R5＝1；否则分项风险指数R5＝2；
对于混凝土配合比中粒化高炉矿渣用量占所有胶凝材料质量的百分比来说，若该百分比大于60％，则分项风险指数R6＝0；否则分项风险指数R6＝1。
对于混凝土质量来说，若连通孔隙率k>0.12，则分项风险指数R7＝2；若7≤k≤12，则分项风险指数R7＝1；若k<7，分项风险指数R7＝0。
3.根据权利要求2所述的一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法，其特征在于：对于混凝土质量来说，应在易受硫酸盐侵蚀部位钻孔取芯，钻孔直径不大于50mm，钻孔深度不小于混凝土保护层厚度；用清水洗净芯样，放入混凝土真空饱水机内饱水，使真空泵读数小于0.1个大气压，保持真空度注入蒸馏水，持续抽真空48小时；取出芯样擦干表面水迹，立即用精度大于十分之一克的电子秤称重，记质量为m1，再将芯样放至80℃～90℃的环境中烘烤72小时，用同一个电子秤称重，记质量为m2，计算k＝2.4×(m1-m2)/m2。
4.根据权利要求3所述的一种重载铁路桥墩硫酸盐腐蚀风险评价方法，其特征在于：
所述综合风险指数根据表1查取风险等级：
表1
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