大连市甘井子区凌水一号桥受污腐蚀的调研分析

殷雨时

摘 要：众所周知，氯盐和硫酸盐腐蚀是近海地区水泥基材料两大重点腐蚀源，针对甘井子区凌水一号桥腐蚀严重，部分墩台已经破损严重，桥面板已经塌陷，钢筋外漏严重的情况，项目负责人对该区域进行腐蚀情况详尽调研。调研结果表明，调查取样的工业水中含有大量的硫酸根离子，该区域相比氯盐腐蚀，硫酸盐侵蚀更具有代表性，并且由于其地理位置，干湿循环较为严重，加上年复一年的冬季冻融循环，其硫酸盐劣化带来的加剧侵蚀已经凸显。建议该地区首先治理上游工业废水的排污问题，其次对陵水桥进行必要的拆除修补，在新建混凝土中引入高性能抗硫酸盐侵蚀材料和施工工业，以防后期再次污染桥体。

关键词：硫酸盐；凌水一号桥；干湿循环；冻融循环；工业废水

我省海岸线较长，相应沿海城市也较多。总所周知，近海城市的临海水（土）中含有大量的氯盐和硫酸盐，这两种离子会对混凝土带来不同机理的破坏。首先氯盐会直接和水泥基材料中的钢筋作用，打坏钢筋的氧化物薄膜，使得钢筋和水泥基材料的粘聚力大大降低，使得钢筋混凝土不再是“钢筋混凝土”[ 1 ] [ 3 ]。针对甘井子地区凌水一号桥受污情况严重，墩台身腐蚀严重，桥面板塌陷，钢筋外露，影响工程结构正常使用，且该桥位深处市区，该桥的破损和周围环境已经十分不相协调，鉴于此，对该区域的水质，桥体做一次详尽的调查研究，找出整改措施。

1 调研方法

1.1 水质调查

对该区域实行的是试验调研法和行动调研法相结合的方法。首先对改区域的水样进行采样，早中晚三次采样，将采样品给到大连海事大学资源与环境工程学院进行水样分析。可以发现，工业废水中的有害物质，主要是硫酸钠，其含量已经远远高于其他物质成分数倍之余，这些有害物质直接排入排水沟内，势必造成地下水源的严重污染。必须采取相应措施，妥善处理。另外可以看到，陵水一号桥附近污水多呈碱性，而且碱度偏高。

1.2 桥体混凝土力学强度、SEM、XRD检测

对墩身采用钻芯取样三处，做力学强度检测[2][4]。并在墩身水面附近上下30cm位置处，七个高位取样，做SEM、XRD检测。

经检测换算成相应龄期150*150*150mm3混凝土的抗压强度为29.27MPa，抗折强度为9.2MPa，对七个高位处的成分做电镜SEM扫描，发现裂缝很多，在污水面处附近劣化远没有30cm位置处严重，在XRD检测中发现了大量的硫酸根离子，说明侵蚀深度已经深入到混凝土内部，并且浓度为30cm处的要高于污水液面处。

2 试验结果数据分析

墩身取样的混凝土经抗压强度检测为29.27MPa，原设计强度为 C40，按照设计标号来讲，强度降为原来73.18%，抗折强度降为原来88.77%。抗压强度损失较大，抗折强度减少不多。对七个高位处的成分进行检测，发现成分都是一样，但是浓度却不相同。

在液面位置处，硫酸根的含量是最低的，仅有1.35%。而在测试点两端达到的最高，分别是2.05%、1.98%。硫酸根含量也有如下规律，在液面一下部分，越靠近液-空交界处，硫酸根含越低，在液面处达到了最低。而裸露在自然界外面的部分，越远离液面处，硫酸根含量越高，这种递增趋势要强于前者的递减趋势。说明在液面以上部分，硫酸根的含量渗入已经不是浸泡式的离子扩散，而是毛细现象的物理作用。

通过SEM观测可以发现，7个点位处的裂缝形态和宽度也不相同，总体反应是液面一下裂缝较少，液面交界处以上30cm处裂缝较多，说明在完全浸泡下是污水侵蚀下，裸露在自然界处30cm的混凝土受到的侵蚀更为严重，这样的侵蚀机理也就不一样。凌水一号桥处于甘井子区海事大学门前交通量繁重地段，小型轿车，公交车，大卡车都很多，重型交通的往复作用，使得桥面在循环荷载的作用，裂缝不易于闭合，加上特殊的海洋环境，污水排治不善，硫酸盐侵蚀比较严重，裸露在自然界处30cm的受到的混凝土物理侵蚀较为明显。

3 结论

1）海洋性气候下的凌水一号桥在往复荷载作用下，硫酸盐对桥体的侵蚀具有加速劣化现象。目前该桥体破损严重，无法正常使用。

2）硫酸盐在液面下的侵蚀和液面上具有不同的机理，液面之下是离子的扩散作用，生成膨胀性物质导致水泥基材料强度下降，液面以上的部分由于物理侵蚀作用，硫酸根离子随着毛细孔上升至一定高度并盐结晶，结晶压力使得混凝土外壁脱落，露筋严重。

3）惡劣情况下，多因素作用，势必会加速破坏速度。针对凌水一号桥特殊地理位置，应该严管上游水源控制，严格按照国家排放标准进行排放，另外桥体外侧适当粘贴CFRP布，刷涂硅灰，也会有利于硫酸盐侵蚀的控制。

参考文献：

[1] FAN Y， ZHANG S， LUAN H. Influence of nano-clay additionon porosity of cement paste at early age[C]//Proceedings of2011 International Conference on Mechanical， Industrial， and Manufacturing Engineering（MIME2011）.Australia；LectureNotes； in Information Technology，2011，11仲晓林，孙跃生等.纳米黏土材料对水泥混凝土作用机理的研究[J].混凝土，2006（4）：5-6.

[2] JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].

[3] 杨全兵，朱蓓蓉.混凝土盐结晶破坏的研究.建筑材料学报，2007，10（4）：391-396.

[4] 杨全兵，杨钱荣.硫酸钠盐结晶对混凝土破坏的影响[J].硅酸盐学报，2007，35（7）：877-882.