隧洞混凝土衬砌腐蚀成因及防护研究

论文摘要

混凝土是一种耐久性很好的材料,广泛应用于桥梁、堤坝、隧道等结构中,世界范围内由于环境条件的变化导致混凝土建筑物或构筑物出现腐蚀破坏的现象引起广泛关注。本文在系统介绍混凝土腐蚀及防护研究现状的基础上,对金堆城某隧洞混凝土衬砌腐蚀成因及防护进行了研究。通过竣工资料、测量、现场钻芯法测试检测手段,对隧洞的结构安全性进行评估,得出结论:隧洞局部施工缝、变形缝处理不密实,造成隧洞局部渗漏水,为衬砌腐蚀的发生形成了有利通道,是混凝土发生腐蚀的内因。通过对围岩特性、水化学分析、腐蚀物质及微生物分析,查明了隧洞混凝土衬砌腐蚀原因:由于围岩中含有大量的硫化矿物,隧洞地质条件的变化,使硫化物发生复杂的化学反应,使地下水pH值下降,Fe2+、Fe3+、SO42-、Mg2+等腐蚀离子成倍增加,污染了隧洞地下水,是混凝土发生腐蚀的外因。隧洞中微生物对混凝土的腐蚀虽不占主要部分,但也应引起相应的重视。空气对隧洞衬砌混凝土腐蚀危害较小,主要发生在隧洞出口处。环境气候中干湿交替、冻融交替频率的高低,直接影响着混凝土在腐蚀介质中的腐蚀速度,对混凝土腐蚀起到促进作用。内因和外因相互作用造成混凝土的腐蚀,因此对于隧洞混凝土衬砌的防护要从提高混凝土施工质量入手,在治理上要从减缓硫化矿物氧化速度和排除地下水两方面进行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 概述
• 1.1 前言
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 混凝土腐蚀研究现状
• 1.2.2 混凝土腐蚀与防护的几个重要概念
• 1.3 研究内容及方法
• 2 西川河排洪隧洞概况
• 2.1 西川河排洪隧洞现状
• 2.2 隧洞结构施工
• 2.2.1 隧洞衬砌施工
• 2.2.2 隧洞洞身回填灌浆施工
• 2.2.3 隧洞底板施工
• 2.3 区域地质概况
• 2.3.1 地形地貌特征
• 2.3.2 地质构造
• 2.4 隧洞衬砌腐蚀现状
• 3 隧洞混凝土衬砌结构检测
• 3.1 隧洞衬砌渗漏检测
• 3.2 施工用原材料性能
• 3.2.1 施工用水
• 3.2.2 砂、石及水灰比
• 3.3 混凝土质量检测
• 3.3.1 混凝土施工试块检测
• 3.3.2 隧洞衬砌质量现场检测
• 3.3.3 隧洞底板腐蚀检测
• 3.3.4 钻芯检测
• 3.4 混凝土强度测试
• 3.5 隧洞衬砌结构检测结论
• 3.6 本章小结
• 4 混凝土腐蚀环境分析
• 4.1 岩石矿物特性研究
• 4.2 工程地质环境变化
• 4.2.1 施工前隧洞周围工程地质条件
• 4.2.2 隧洞形成后工程地质条件
• 4.3 水文地质条件分析
• 4.3.1 施工前水文地质条件
• 4.3.2 施工后水化学变化分析
• 4.4 工程地质水文地质条件分析
• 4.5 环境气候及空气条件分析
• 4.5.1 气候条件分析
• 4.5.2 空气影响分析
• 4.6 本章小结
• 5 隧洞混凝土衬砌腐蚀机理
• 5.1 腐蚀渗出物分析
• 5.2 硫化矿物反应的机理
• 5.3 隧洞混凝土腐蚀类型
• 5.3.1 隧洞进口混凝土腐蚀
• 5.3.2 隧洞出口混凝土衬砌腐蚀
• 5.3.3 隧洞底板混凝土衬砌腐蚀
• 5.3.4 隧洞洞身混凝土衬砌腐蚀
• 5.3.5 混凝土的生物腐蚀
• 5.4 本章小结
• 6 隧洞混凝土衬砌腐蚀防护与治理
• 6.1 提高混凝土质量
• 6.1.1 控制水灰比
• 6.1.2 确保混凝土施工质量
• 6.2 硫化矿物氧化控制
• 6.2.1 介质条件控制
• 6.2.2 隧洞整体灌浆
• 6.3 治理措施
• 6.3.1 永久性修复
• 6.3.2 加固修复
• 7 结论及建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 附图