渠道工程混凝土衬砌结构盐渍化侵蚀机理与应对策略

杨瑶　许丽　张勤玲

摘 要：在渠道工程施工的过程中，水质侵蚀是导致混凝土衬砌结构遭到破坏的主要原因之一。基于此，该文通过对渠道工程混凝土衬砌结构盐渍化侵蚀机理展开分析，提出了相应的防侵蚀措施，从而为关注这一话题的人们提供一定的参考。

关键词：渠道工程 混凝土衬砌结构 盐渍化 侵蚀机理 应对策略

中图分类号：S156 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0062-02

在水利工程建设中，衬砌混凝土技术得到了广泛的应用。而所谓的混凝土衬砌结构，就是沿着隧道沟渠周边修建的支护结构，起到了防止渠道工程变形或坍塌的作用。所以，混凝土衬砌结构质量的好坏，将直接影响渠道工程的建设效果。但就目前来看，渠道工程的混凝土衬砌结构常常会遭受盐渍化侵蚀，因此，有必要对该结构的盐渍化侵蚀机理和应对策略展开分析，从而更好地完成渠道工程的建设。

1 渠道工程混凝土衬砌结构盐渍化侵蚀机理分析

渠道工程混凝土衬砌结构主要由混凝土构成，而混凝土则是由水泥、砂石和其他多种材料复合而成的材料。在一定的时间内，混凝土的强度将随着使用时间的增加而增长，并且在较长的时间内保持稳定。但在实际使用的过程中，由于周围环境介质中存有盐、酸、碱等有害物质，这些有害物质会进入到混凝土并且使衬砌结构遭到破坏。所以，为了防止混凝土衬砌结构遭到破坏，还需要对结构产生盐渍化侵蚀的机理展开分析，从而寻求相应的策略进行结构的修补。

（1）硅酸盐侵蚀，一般情况下，进行混凝土配制使用的水泥都是普通的硅酸盐水泥。在混凝土凝结硬化的过程中，这些硅酸盐矿物将与水发生水解反应，并且生成硅酸钙和氯酸钙等水化产物，从而导致混凝土液相碱度下降。在硅酸盐遭遇强碱之后，也会与之反应，并生成氯酸钠等物质。在被碱性物质浸透后，如果水泥又接触到空气，就会与空气中的二氧化碳反应，并且生成碳酸钠。而碳酸钠并不溶于水，并且会通过不断结晶导致水泥石膨胀破裂[1]。因此，在混凝土完全被碱液浸泡的情况下，水泥中的二氧化硅和三氧化二铝等物质就会导致混凝土受到侵蚀。而碱溶液的浓度越高，混凝土的侵蚀速度将越快。

（2）硫酸盐侵蚀，在渠道工程混凝土衬砌结构遭受的盐类侵蚀中，硫酸盐侵蚀会对混凝土结构产生巨大的破坏作用。通过与水泥石中的氢氧化钙发生反应，并且生成石膏，就会导致水泥石遭到破坏。因为，这些石膏将存留在水泥石的孔隙当中，并且因为结晶而出现体积膨胀现象，继而导致水泥石的结构遭到破坏。同时，石膏还会与水泥石中的水化铝酸钙发生反应。而其生成的高硫型水化硫氯酸钙含有大量的结晶水，将会导致其体积扩大到2.5倍，继而使混凝土结构遭到破坏。

（3）镁盐侵蚀，在渠道工程所处的环境中，镁盐将以硫酸镁和氯化镁的形式存在。在侵入到混凝土衬砌结构后，这些物质将与水泥石中的氢氧化钙反应，并且生成硫酸钙和氢氧化镁等物质。而这些反应物将与石膏发生硫酸盐侵蚀，继而对水泥石造成破坏。同时，由于氢氧化镁和氯化镁等物质无胶结能力，所以也会影响混凝土的性能[2]。此外，如果在地下水中同时存有硫酸根离子和镁离子，就会导致混凝土结构遭到硫酸盐和镁盐的双重侵蚀。

（4）其他盐类的侵蚀，除了硫酸盐、镁盐和硅酸盐，氯盐和铵盐等盐类同样会对混凝土结构产生侵蚀。在外部氯离子渗透到混凝土中后，其会与混凝土中的氢氧化钙等物质发生反应，并且生成氯化钙和大量结晶水，从而生成体积几倍大的固相化合物，继而使混凝土结构遭到破坏。而铵盐中含有铵离子，会与氢氧化钙反应生成氨水。接触到这些氨水后，混凝土介质碱度将会降低，水泥水化产物也将得到分解[3]。随着氨水浓度的增加，还会生成氨气，从而导致混凝土遭到更为严重的侵蚀破坏。

2 渠道工程混凝土衬砌结构盐渍化侵蚀的应对策略

（1）提高混凝土性能，为了防止渠道工程混凝土衬砌结构遭受盐渍化侵蚀，还需要使混凝土的性能得到提高。首先，在水泥材料选择方面，应该根据腐蚀环境进行适当的水泥品种的选择。为此，还应该选对环境水介质的腐蚀性进行评价，从而了解环境介质水酸碱度和硫酸盐、镁盐等各种盐类的含量。根据混凝土衬砌结构的盐渍化侵蚀机理，应该选择抗硫酸盐、硅酸盐和镁盐等盐类的水泥品种。在混凝土施工的过程中，也应该添加粉煤灰和硅粉等物质，从而在提升混凝土密实性的同时，减少硅酸钙等物质溶出的可能性[4]。此外，还需要严格控制混凝土的单位水泥用量和水灰比。

（2）增大构件断面尺寸，在渠道工程所处的气候环境相对较好的情况下，如果混凝土衬砌结构的盐渍化程度尚且较低，就可以通过增大混凝土构件断面尺寸提高结构的耐久性，从而防止结构受到盐类物质侵蚀。但是，如果工程所处的气候条件较差，该地区的盐渍化程度也较高，还需要进行混凝土保护层厚度和截面的加大，从而降低混凝土的腐蚀速度。因为，适当增加钢筋保护层厚度，可以使有害离子在混凝土中的扩散系数得到减少，能够降低结构的腐蚀速率，继而使结构的耐久性得到提升。

（3）做好施工现场防护，在混凝土衬砌结构施工的过程中，由于混凝土有多孔特性，并且在施工的过程中较容易产生裂纹，所以还需要避免风沙携带盐类物质进入到结构内部，从而防止混凝土结构受到盐类物质的侵蚀。为了达成这一目的，需要在施工现场材料堆放的位置做好现场防护工作，从而防止盐类物质被带入到材料搅拌的地点。但就目前来看，该种方法具有一定的局限性，所以无法为结构的防盐腐蚀提供保证。

（4）采取防侵蚀措施，在混凝土衬砌结构施工的过程中，也可以采取相应的防侵蚀措施防止结构出现盐渍化侵蚀问题。一方面，可以在混凝土表面进行耐腐蚀材料的包裹，从而防止盐渍土与混凝土直接接触，继而使结构的防盐腐蚀能力得到提高。就目前来看，可以使用玻璃钢纤维、沥青和油毡等物质进行混凝土表面的包裹。另一方面，可以在结构表面进行水性涂料、树脂类涂料和硅烷浸渍剂等材料的涂抹，从而在提高混凝土密实性的同时，降低结构的透水性，继而达到防止结构遭受盐腐蚀的目的。

（5）改善结构所处环境，为了防止渠道工程中的混凝土衬砌结构遭受盐渍化侵蚀，还可以对结构所处的环境进行改善。首先，可以沿渠线进行排水排碱沟渠的设置，从而使地下盐碱水得到集中排泄。而通过降低地下水位线，并且减少结构与盐碱水的接触，就能够防止结构遭到盐类物质的腐蚀。其次，可以在混凝土衬砌结构下设置砂砾垫层，从而利用该结构排水。在垫层之上，可以使用砂浆或混凝土找平，并且进行抗渗土工布的铺设，从而防止地下水反渗侵蚀结构。此外，还可以进行渠道断面的扩大，并且在渠道内边坡进行喜碱植物的栽植。而这些植物可以进行地下水盐碱物质的吸收，所以能够降低地下水的矿化度，继而防止地下水侵蚀混凝土衬砌结构。

3 结语

总而言之，在盐渍化地区进行渠道工程的建设，必须寻求途径解决混凝土衬砌结构的水质侵蚀破坏问题，从而确保工程的建设质量。而对混凝土衬砌结构的盐渍化侵蚀机理展开分析，则能够为完善工程措施的采取提供思路。因此，该文对渠道工程混凝土衬砌结构盐渍化侵蚀机理与应对策略展开的研究，可以为相关工作的开展提供指导。

参考文献

[1] 刘羽中.水利工程渠道工程施工中衬砌混凝土技术的应用解析[J].科技展望，2015（2）：68.

[2] 吴福飞，侍克斌，董双快.硫酸盐镁盐复合侵蚀后混凝土的微观形貌特征[J].农业工程学报，2015（9）：140-146.

[3] 刘强.衬砌混凝土技术在水利工程渠道工程施工中的应用[J].中国高新技术企业，2015（31）：126-127.

[4] 贺强.水利渠道工程防渗施工方法探究[J].黑龙江水利科技，2012（11）：111-112.