浆砌石坝体溶蚀评价及防治对策探讨

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1、水利学报2004年5月SHUILIXUEBAO第5期文章编号0559-9350(2004)05-0106-05浆砌石坝体溶蚀评价及防治对策探讨王立华陈理达李红彦(广东省水利水电科学研究院广东广州510610)摘要溶蚀导致浆砌石坝体材料强度降低孔隙率增大渗漏严重对大坝安全构成威胁本文探讨了砂浆的溶蚀机理提出了根据水质分析和侵蚀性评价强度检测水泥浆体成分分析和其中钙离子的溶出量分析等方法来评价浆砌石坝溶蚀程度的方法在运用该方法对广东省某浆砌石坝进行溶蚀的危害程度评价时发现该工程环境水具有软水的溶出型侵蚀泛酸型侵蚀和碳酸型侵蚀部分水样达到强腐蚀等级同时砂浆抗压强

2、度低孔隙率大水泥浆体中的钙离子含量偏低随渗漏水流失的钙离子数量巨大因此溶蚀已经对坝体材料造成了一定的破坏且这种影响随时间而增大最后提出在上游面作防渗层并用改性水泥砂浆和净浆进行灌浆防渗补强处理的防治对策关键词浆砌石坝溶蚀评价防治中图分类号TU502文献标识码A由于溶蚀破坏严重坝体材料性能大大降低同时渗漏不断加剧使挪威的林格达耳坝和瑞典的波得[1]尔-福静坝不得不分别在建成后12年和20年进行大规模的水泥灌浆防渗补强后者由于灌注的水泥浆性能欠佳同时渗漏水在坝体材料的孔隙内留下一层有机物使注入的水泥浆不能很好地粘结灌浆后不久又出现渗漏由此可见溶蚀破坏严重威胁浆

3、砌石坝安全运行而目前这方面的研究甚少缺乏恰当评价溶蚀破坏程度的方法和防治对策对砂浆渗漏溶蚀的研究国外以原苏联进行得较早和较多斯克雷尼科夫曾形象地把混凝土的溶蚀破坏称为白死病这是指由于渗漏水对混凝土中的氢氧化钙产生了溶蚀并与空气中的二氧化碳反应生成白色的碳酸钙结晶美国垦务局也曾对大坝混凝土渗漏溶蚀进行研究初步[2]探讨了混凝土溶蚀对抗压强度的影响以及养护龄期对渗漏溶蚀的影响国内对混凝土渗漏溶蚀的试验研究工作开展较晚对渗漏引起混凝土的溶蚀破坏认识不足直到20世纪70年代后期开始有一些零星的研究报告李金玉结合防渗墙混凝土耐久性的研究在国内首先进行了混凝土的溶蚀试

4、验此后又与关英俊教授等人合作进行了大坝混凝土渗漏溶蚀的研究8090年代中国水利水电科学研究院等单位曾作过较大规模和较系统的研究并取得了大量成果但是无论国外或国内对混凝土渗漏溶蚀破坏机理的专门研究较少而且试验采用的方法大都是浸析法或渗淋法李金玉教授等在研制成功混凝土压力式溶蚀仪的基础上研究混凝土在压力水作用下的渗漏溶蚀通过宏观和微观的研究揭示了溶蚀过程中的复杂物理化学变化过程并采用混凝土本体材料的改性和表层防护的方法提高了混凝土抗溶蚀性能将引气粉煤灰混[34]凝土成功应用于三峡大坝工程1溶蚀的类型及破坏机理砂浆中存在相互连通的蜂窝孔洞孔隙等缺陷时会形成渗漏通

5、道渗漏水通过物理化学作用将水收稿日期2003-05-08作者简介王立华(1972)男湖南娄底人硕士工程师主要从事工程质量检测抗海水侵蚀混凝土外掺MgO延迟膨胀混凝土等特种混凝土研究1水利学报2004年5月SHUILIXUEBAO第5期泥水化产物中的氢氧化钙溶出并最终导致砂浆强度降低甚至破坏的现象称为溶蚀按砂浆在天然水作用下的腐蚀的因素以及水的化学组成将环境水对砂浆的溶蚀类型划分为3类1溶出型侵蚀性即软水的侵蚀性由于氢氧化钙的物理性溶解和从砂浆中洗出而引起以硬度测定在水化的波特兰水泥浆体中氢氧化钙在纯水中具有较高的溶解度1230mg/L所以是最容易水解的组分

6、当在压力作用下通过砂浆的渗漏水是软水时其中可能不含或含极少钙离子这些水与水泥浆体接触其中的钙离子就会溶解并被流水不断带走2泛酸型侵蚀性即含各种酸的水的侵蚀性以pH值测定当渗漏水呈酸性时其中的氢离子与氢氧化钙中氢氧根离子发生中和反应钙离子溶于水而被带走氢氧化钙被溶蚀3碳酸型侵蚀性即含碳酸的水的侵蚀性是泛酸型侵蚀性中的一个特例也是最广泛的一种以侵蚀性或[2]游离的二氧化碳的浓度测定考虑水的碳酸氢盐硬度具有溶蚀作用的渗漏水通过多孔的水泥砂浆时水泥石孔隙溶液中氢氧化钙的溶解平衡被破坏首先水泥水化产物中的固体氢氧化钙溶解于水维持水泥水化产物稳定所需的碱度当侵蚀过程进

7、行到一定的程度后固体氢氧化钙的溶解不足以维持水泥水化产物稳定所需的碱度此时水泥水化产物中水化硅酸钙水化铝酸钙就开始分解释放出其中的氧化钙剩下没有胶凝能力的二氧化硅和氢氧化铝胶体因此导致砂浆强度降低甚至溃散当砂浆多孔疏松时其中的胶态产物也会被渗流水所冲刷并带走渗漏管道变得更粗大渗漏水更容易通过侵蚀更快最后导致砂浆的溃散这种破坏作用与砂浆的密实程度密切相关砂浆越疏松毛细管道越多越粗大渗漏越严重侵蚀作用也越大越快溶蚀不会自动停止随时间的延续而加剧而且渗漏水通过砂浆时水中夹杂的有机物会粘附在砂浆内部的孔隙壁影响以后灌浆补强的粘结效果因此必须及时进行处理2浆砌石坝体

8、水泥砂浆溶蚀程度的评价砂浆软水溶出型侵蚀碳酸型侵蚀和泛酸型侵蚀三者