鹽漬土地區(qū)路基常見(jiàn)病害及其機(jī)理分析

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1、鹽漬土地區(qū)路基常見(jiàn)病害及其機(jī)理分析　　曹穎中國(guó)土木工程集團(tuán)有限公司北京市100038摘要：本文總結(jié)了鹽漬土路基常見(jiàn)的病害，并對(duì)其產(chǎn)生機(jī)理作了簡(jiǎn)單分析，然后針對(duì)各種病害總結(jié)了一些處理方法，這對(duì)鹽漬土地區(qū)的道路修建具有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：鹽漬土；路基；產(chǎn)生機(jī)理；防治措施中圖分類(lèi)號(hào)：TU448文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：引言鹽漬土是土層鹽漬化過(guò)程的產(chǎn)物，在公路工程中，主要是指地表土層1m厚度內(nèi)，易溶鹽含量超過(guò)0.5%的含鹽土層。我國(guó)鹽漬土分布于23個(gè)省、市、自治區(qū)，覆蓋了熱帶和寒溫帶、濱海和內(nèi)陸、低地和高原地區(qū)，分布區(qū)域很廣。其中，西北地區(qū)鹽漬土約占全國(guó)鹽漬土總面積的60%左右。鹽漬土是一種特

2、殊地質(zhì)環(huán)境，它具有一般土所沒(méi)有的特點(diǎn)，在巖土工程中歸入特殊地基。在國(guó)內(nèi)外，鹽漬土以其特殊的工程性質(zhì)嚴(yán)重影響著道路的穩(wěn)定性和耐久性，我國(guó)鹽漬土地區(qū)公路病害主要有鹽、翻漿、溶陷和腐蝕等類(lèi)型。因此，針對(duì)鹽漬土的特殊性質(zhì),研究鹽漬土地區(qū)道路病害機(jī)理與防治方法是十分迫切和重要的。1路基病害及其機(jī)理分析鹽漬土的三相組成與一般土不同，液相中含有鹽溶液，固相中又含有鹽結(jié)晶，尤其是易容的結(jié)晶鹽。它們的相變對(duì)土的大部分物理指標(biāo)均有影響。鹽漬土中的鹽遇水溶解后，土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)均會(huì)發(fā)生變化，其強(qiáng)度指標(biāo)將明顯下降。鹽漬土地基浸水后，因鹽溶解會(huì)產(chǎn)生地基溶陷。某些鹽漬土的地基，在溫度或濕度變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生體積膨脹

3、，對(duì)地基上的構(gòu)造物造成極大破壞。此外，鹽漬土中的鹽溶液會(huì)導(dǎo)致建筑物及地下設(shè)施的材料腐蝕。1.1溶陷具有溶陷性的鹽漬土地基一旦浸水后，因土中的可溶鹽的溶解，破壞了巖鹽體原來(lái)的結(jié)構(gòu)，使地基承載力下降并產(chǎn)生較大的沉降，不均勻的浸水導(dǎo)致不均勻的地基沉降，導(dǎo)致建筑物的開(kāi)裂和破壞。另外，地基溶陷變形的速度很快，如在砂類(lèi)土中，浸水一晝夜基礎(chǔ)下降20cm，這就更加加重了對(duì)建筑物的危害。鹽漬土的溶陷與土中結(jié)晶鹽的溶解有密切關(guān)系，如果結(jié)晶鹽不溶解，就不會(huì)產(chǎn)生溶陷變形。鹽漬土的溶陷變形分為兩種情況:一是在靜水中的溶陷變形，即水力梯度較小無(wú)滲流時(shí)（比如小于起始水力梯度），土中部分或全部鹽結(jié)晶溶解，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破

4、壞，孔隙減小，產(chǎn)生溶陷;二是潛蝕變形，即土中的鹽分和部分土顆粒因水的滲流被帶走而形成的溶陷變形。研究表明潛蝕變形是鹽漬土地基溶陷的主要部分。1.2鹽脹鹽漬土的膨脹與一般膨脹土的膨脹機(jī)理不同。一般膨脹土的膨脹主要由土中強(qiáng)親水性粘土礦物吸水引起的;但是，鹽漬土的膨脹，僅管有的也是由于土體吸水膨脹，而更多的卻主要是因溫度降低而導(dǎo)致鹽類(lèi)結(jié)晶膨脹，且后者危害一般比較大。研究表明，很多鹽類(lèi)結(jié)晶時(shí)都具有一定的膨脹性，只是膨脹程度各異而已，具有代表性的分別為硫酸鹽鹽漬土和碳酸鹽鹽漬土。常見(jiàn)的幾種鹽類(lèi)結(jié)晶后硫酸鈉的晶脹量最大，含有硫酸鈉的硫酸鹽漬土的膨脹實(shí)質(zhì)是由于土中硫酸鈉的吸水結(jié)晶造成的。研究表明，當(dāng)土

5、中硫酸鈉含量超過(guò)某一值（約2%）時(shí)，在低溫和含水量降低的條件下，硫酸鈉便結(jié)晶產(chǎn)生膨脹。硫酸鹽漬土與氯鹽漬土的鹽脹規(guī)律基本類(lèi)似，氯鹽漬土中鹽的主要部分的氯鹽，其鹽結(jié)晶膨脹倍數(shù)為1.3，而硫酸鹽的結(jié)晶膨脹倍數(shù)為3.11，因此在同等條件下，氯鹽的鹽脹量小于硫酸鹽漬土的鹽脹量。碳酸鹽漬土的膨脹性有所不同，由于碳酸鹽中存在著大量吸附性陽(yáng)離子，具有較強(qiáng)的親水性，遇水后，很快地與膠粒相互作用，在膠體顆粒和粘粒顆粒周?chē)纬煞€(wěn)固的結(jié)合水薄膜，從而減少了顆粒間的粘聚力引起土體膨脹。1.3腐蝕鹽漬土的腐蝕作用主要分為兩大類(lèi)，一是化學(xué)腐蝕，即土中的鹽與建筑材料發(fā)生反應(yīng)而引起的破壞作用；二是物理結(jié)晶性腐蝕，即具有

6、一定礦化度環(huán)境水，在毛細(xì)作用下，從墻體潮濕一端進(jìn)入墻體，由暴露在大氣中的另一端蒸發(fā)，墻體孔隙中的溶液濃縮后結(jié)晶膨脹造成的建筑材料的破壞。下面就以氯鹽漬土為例闡述其腐蝕機(jī)理。氯鹽均系易溶鹽，在水溶液中可分解成陰離子和陽(yáng)離子，陰離子和陽(yáng)離子各按不同的機(jī)理產(chǎn)生腐蝕作用，在溫度降低時(shí)，又可結(jié)晶成為固體。1.3.1氯鹽對(duì)建筑材料的化學(xué)腐蝕氯鹽對(duì)混凝土有腐蝕作用?；炷恋膹?qiáng)度取決于水泥礦物硅酸鹽和鋁酸鹽組分的水化速度，其化學(xué)方程如下：（1）（2）與水泥中的及水泥熟料中的鋁酸三鈣反應(yīng)生成不溶性單氯鋁酸鈣（）或三氯鋁酸鈣（），由于消耗水泥中的氫氧化鈣，大大加速（1）式中硅酸鹽的水化速度，同時(shí)生成不溶性多

7、水氯鋁酸復(fù)鹽，因此，在混凝土的結(jié)硬過(guò)程中，對(duì)混凝土具有早強(qiáng)作用。但在混凝土硬化以后，過(guò)量的的侵入，繼續(xù)反應(yīng)并生成大量的單氯鋁酸鈣或三氯鋁酸鈣生成物含有大量的結(jié)晶水，有類(lèi)似于水化硫酸鈣的膨脹作用，使得混凝土破壞。對(duì)混凝土中鋼筋的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，生成的銹皮較原鋼材體積增大很多，隨著腐蝕的加深，以致產(chǎn)生足夠的內(nèi)應(yīng)力使混凝土開(kāi)裂。對(duì)其它結(jié)構(gòu)中的金屬?gòu)?qiáng)烈的腐蝕作用亦屬電化學(xué)腐蝕，特別是對(duì)鋼鐵。其腐蝕是一種電解過(guò)程，這一過(guò)程中需要有一定的水