邯郸市区场地土的腐蚀性评价研究

邯郸市区场地土的腐蚀性评价研究 第卷第3期 2008年9月 河北工程大学(自然科学版) JournalofHebeiUniversityofEngineering(NaturalScienceEdition) V0I.25No.3 Sep.2008 文章编号:1673—9469(2008)03—0012—03 邯郸市区场地土的腐蚀性评价研究 程祖锋,张永永,王合玲 (河北工程大学资源学院,河北邯郸056038) 摘要:在取样,化学取得场地土腐蚀性资料的基础上,借助相关软件将腐蚀资 料可视化.进 而依据《岩土工程勘察规范》对邯郸市区内场地土的腐蚀类型和腐蚀等级进行评 价.结果表明, 邯郸市区场地土对混凝土结构存在结晶类中,弱腐蚀和分解类弱腐蚀;对钢筋混凝 土结构中钢 筋存在中,弱腐蚀.从而推翻了"邯郸地区场地土不具腐蚀性"这一传统观念. 关键词:场地土;腐蚀;建筑基础;混凝土 中图分类号:P642文献标识码:A EvaluationandresearchofsitesoilcorrosiononfoundationinHandan CHENGZu—feng,ZHANGYong—yong,WANGHe—ling (CollegeofNaturalResottrce,tlebeiUniversityofEnoneering,Handan056038,China) Abstract:SoilcorrosiondatainHaManareawhichobtainedfromsamplingandchemicalanal ysiswerean— alyzed.Thecorrosionofsitesoilwasex,aluatedbyusingrelevantsoftwareaccordingascodef orinvestiga— tionofgeotechnicalengineering(GB50021—2001).Theresultsshowedthatthesitesoilhasmedium, weakcrystalcorrosionandweakdecompositioncorrosiontoconcretestructure;Medium,we akcorrosionto steelbarofreinforcedconcretestructure.Fromtheresearch.thetraditionalviewthatthereiSn otheeorro. sionofthesiteinHandancityisbroken. Keywords:sitesoil;eOiTOSion;foundation;concrete;evaluationsystem 长期以来,在场地土的腐蚀性问题上,由于其 作用的隐蔽性与危害的滞后性,一直没有引起业 内人士的足够重视.在岩土工程实践中,许多地 方还在拿以前的"地区经验"说话.但是,由于建 筑物所处环境介质的腐蚀以及,施工和使用 等诸多因素的影响,钢筋混凝土结构物都不同程 度地遭受各种侵蚀介质的腐蚀破坏,导致混凝土 结构的耐久性,强度及其与钢筋黏结强度等基本 性能的降低,对国民经济造成极大的损失"J. 针对目前这种状况,为了防止场地土对建筑 基础腐蚀,避免不必要的经济损失,急需对其腐蚀 性进行及时动态的评价,为岩土工程勘察及岩土 工程环境的治理提供依据].本文对邯郸市区内 场地土的腐蚀性进行了比较系统的评价研究. 1混凝土的腐蚀原理 混凝土是一种非均匀的多元多孔的固,液,气 三相并存的复合,混凝土构件所处环境中某 些腐蚀性介质会通过孔隙进人混凝土内部,与孔 隙中的氢氧化钙饱和溶液及水泥水化产物接触发 生化学反应及一系列的物理,化学破坏作用,这种 作用就称为混凝土的腐蚀.它包括分解,结晶和 结晶分解复合腐蚀三类J. 土壤对混凝土的腐蚀是指潮湿土壤中的各种 腐蚀性介质与混凝土体接触所引起的物理化学破 坏作用.基本原理是:水泥硬化以后多余的水分, 绝大部分都以自由水的形式存在,并在混凝土内 部形成大小不同的孑L隙和毛细通道.水灰比越 大,剩余的未结合水越多,则硬化混凝土的孔隙越 收稿日期:2008—06—05 作者简介:程祖锋(1962一),男,江西上饶人,博士,教授,从事岩土工程方面的教学与 研究. 第3期程祖锋等:邯郸市区场地土的腐蚀性评价研究13 多,能被腐蚀的内表面积也就越大,腐蚀溶液及气 体也就容易渗透到混凝土中去. 2场地土对混凝土及其钢筋的腐蚀性评价 在邯郸市区选取50个点,取不同深度的土样 248件,然后对其进行化学成分分析,并进行腐蚀 性评价. 2.1对混凝土的腐蚀性评价 区内场地土对混凝土的腐蚀类型仅有结晶类 腐蚀与分解类腐蚀,无复合类腐蚀.其中结晶类 弱腐蚀样本l5件,中腐蚀样本1件,分别占总样本 数的6.0%和0.4%,无强腐蚀样本.分解类腐蚀 为(泛)酸型.上述分析表明,区内场地土对混凝 土结构的腐蚀存在S04一的结晶类弱,中腐蚀与强 渗透性土层中pH值引起的(泛)酸型分解类弱腐 蚀,特别是结晶类腐蚀有一定的数量. 2.2对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀性评价 依据规范?7j以Cl一+0.25S04一为评价因子, 同时考虑土层含水量,对场地土对钢筋混凝土结 构中钢筋的腐蚀性进行评价.区内场地土对混凝 土中钢筋具有中,弱腐蚀性的土样本分别为l3件 与40件,分别占总样本数的5.2%与16.1%,其中 来自W<20%土层中的中,弱腐蚀性的土样本分别 为3件与4件,来自W?20%土层中的中,弱腐蚀 性的土样本分别为l0件和36件,无强腐蚀样本. 3场地土腐蚀因子的分布特征 本文中对50个取样点所取的248件土样进行 腐蚀性评价时,均考虑了土层渗透性的影响.经 过统计,得场地土腐蚀性评价有关因子特征值统 计一览表,见表1.表中包括8项腐蚀性评价因子 的样本数(n),最大值()(|),最小值()(1),平均值 (x),差(s),变异系数(d).据表1,评价因子 的标准差,变异系数除了pH值一项,其他各项都 较高.尤其是S04一,M与ca2的变异系数分 别高达1.11,0.95与0.83,说明区内场地土的离子 成分分布极不均匀,显然是受到过严重的人为污 染.这里主要分析so,,M与cl一+0.25S04一 的分布特征. 3.1S04一离子分布特征 S04一离子是研究区内场地土对混凝土腐蚀 性的主要评价因子之一.在所取得50个点248个 样本中有10个点的I5件土样达到了弱腐蚀,I件 土样达到了中腐蚀.研究区场地土SOg一离子高 浓度主要分布于市区东北部,以北环和东环交叉 口西南未马台为极值点,东至京深高速,南以和平 路为界,西至滏阳化工集团与磷肥厂,北有延伸到 市区图幅以北的趋势,走向北北东. 3.2M离子分布特征 在本次研究中,发现邯郸市区场地土的Mg2 离子含量水平较低,其对混凝土的腐蚀性较小,由 于镁离子与硫酸根离子共存可造成复合类腐蚀, 所以有必要对镁离子的平面分布特征加以分析. 研究区的M离子高浓度区主要分布在滏阳化工 集团,磷肥厂,四季化工印染厂,第二印染厂和织 染厂;南环路与渚河,滏阳河交叉点之间赵王酒业 公司附近;邯郸市区东北角北方装饰城及高速公 路北口一带. 表1场地土腐蚀性评价因子特征值 Tab.1Eigenvalueofsitesoilcorrosivityevaluationfactor 14河北工程大学(自然科学版)2008焦 3.3C1一十0.25SO4一因子分布特征 场地土中c1一对钢筋混凝土结构中钢筋的腐 蚀性评价是通过计算Cl一+0.25SO4一的值来评价 场地土对钢筋腐蚀性的因子,这里进一步分析场 地土Cl+0.25SO4一因子在区内的分布特点.场 地土的Cl一+0.25SO4一因子高于250mg/kg与 400mg/kg的样本数分别占30.2%与11.7%,说明 区内场地土对钢筋混凝土中钢筋具有腐蚀性,且 具有腐蚀性的样本数较多即腐蚀范围较大.具弱 腐蚀的区域在市区东北部及渚河,滏阳河交叉点 到邯钢化肥厂的椭圆地带.且区内东至高速北 口,南至联纺路,西至中华街,北达北环外的漏斗 形地段及市区中北部滏阳化工厂附近小范围椭圆 形区域的腐蚀性等级达到中等腐蚀性. 4场地土腐蚀性的影响因素分析 场地土主要腐蚀因素主要分布在邯郸市区的 两个地方:一是东北部原为作为稻田的低洼地带, 一 是围绕某些重点化工企业而分布.根据分析, 可将影响地下水,场地土腐蚀性的因素归纳为下 列几方面: 1)污染源的分布是影响腐蚀性分布的关键性 因素; 2)地形地势通过制约腐蚀物的运移,富集,交 替而影响腐蚀性的分布; 3)土地历史,如区内东北部原为大片稻田,且 本区为滏阳河灌溉区,由于用污染后的水灌溉和 施肥等因素使得某些离子富集. 5结论 1)邯郸市区场地土对混凝土基础存在结晶类中, 弱腐蚀,对钢筋混凝土结构中钢筋具中,弱腐蚀. 2)场地土主要腐蚀区分布在邯郸市区两个地 方:东北部原作为稻田的低洼地带和围绕某些重 点化工生产企业的地段. 3)影响腐蚀区分布的主要因素是污染源,地 势以及土地历史等,而污染容易造成局部地区比 较强烈的腐蚀. 参考文献: [1]程祖锋.建筑基础腐蚀性试验与评价研究[D].长春: 吉林大学,2006. [2]曹楚南.中国材料的自然环境腐蚀[M].北京:高等教 育出版社,2005. [3]马建.对《岩土工程勘察规范》中"水和土腐蚀性的评 价"部分的分析[J].工程勘察,2001,(1):32—35. [4]孙秀娟,程祖锋.正交试验在混凝土腐蚀研究中的应 用[J].河北工程大学(自然科学版),2006,21(4): 23—26. [5]B.B.金德.水工建筑物中水泥和混凝土的腐蚀[M]. 郭成举译.北京:水利电力出版社,t959. [6]马孝轩,仇新刚,陈从庆.混凝土及钢筋混凝土材料在 地下的腐蚀性研究[J].混凝土与水泥制品,1997,(6): 6—11. [7]GB50021—2001,岩土工程勘察规范[s]. (责任编辑闫纯有)