西北复合盐侵蚀环境衬砌喷射混凝土离子扩散研究

作者：王家滨; 张凯峰; 侯泽宇; 牛荻涛

来源：土木工程学报, 2020, 53(11): 21-35.

DOI：10.15951/j.tmgcxb.2020.11.003

• 隧道工程
• 盐渍土环境
• 喷射混凝土
• 离子含量
• 离子扩散
• 扩散模型

中国西北地区盐渍土广泛分布,侵蚀性离子与喷射混凝土衬砌接触并向其内部扩散,经过一系列物理化学作用,形成高溶解性、膨胀性及无胶凝性侵蚀产物,破坏喷射混凝土微观结构,造成衬砌结构耐久性退化。采用干湿交替制度,模拟西北地区自然环境;以5%Na2SO4+5%MgSO4+3.5%NaCl(质量百分比)混合溶液为侵蚀介质,模拟盐渍土及其地下水中的离子组成及含量,开展复合盐侵蚀喷射混凝土耐久性试验,测试混凝土pH值,水溶性Cl-、SO42-、Ca2+含量及酸溶性SO42-含量。结果表明:干湿交替次数增大,混凝土pH值,水溶性Ca2+含量降低,水溶性Cl-、SO42-及酸溶性SO42-离子含量增大。Mg2+扩散导致混凝土侵蚀区pH值明显降低。但随着深度增大,混凝土pH值快速增大继而稳定。Cl-扩散降低酸溶性SO42-含量,而SO42-的扩散加速混凝土pH值及Ca2+含量降低,并在一定程度上促使Cl-含量提升。喷射混凝土的水胶比、粉煤灰取代率及钢纤维掺量对离子扩散具有显著的影响。喷射混凝土中水溶性Cl-及SO42-扩散符合Fick第二定律,并建立了考虑喷射混凝土配合比参数的离子扩散模型。

• 单位
  中建西部建设北方有限公司; 西安工业大学