美國(guó)重大歷史事件年表

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，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分提供足夠的電解液(比如，在無(wú)鹽的混凝土中相對(duì)濕度低于50%時(shí)，腐蝕就會(huì)停止，在含有氯化物的混凝土中，腐蝕停止時(shí)相對(duì)濕度就更低一些)。在腐蝕過(guò)程中，的主要作用體現(xiàn)在下三個(gè)方面:形成腐蝕電池、加速陽(yáng)極的腐蝕過(guò)程及提高導(dǎo)電率。氯鹽中對(duì)水泥制品（砂漿、混凝土等）有腐蝕破壞作用，主要是能分解水泥水化物中起骨架作用的鈣，使其發(fā)生軟化、粉化、降低強(qiáng)度等，其反應(yīng)方程如下:（3）氯鹽中銨離子（）對(duì)鋼鐵有腐蝕作用，主要是通過(guò)電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)與鐵生成復(fù)合鹽;按離子也對(duì)水泥制品由腐蝕破壞，其作用原理與作用相同。土中的鈉、鉀、鈣陽(yáng)離子自身對(duì)金屬和非金屬?zèng)]有明顯的腐蝕性，但它們?cè)诮橘|(zhì)（土、水等）存在，將提高介質(zhì)的導(dǎo)電率，從而加速對(duì)金屬的腐蝕。1.3.2氯鹽對(duì)建筑材料的物理結(jié)晶腐蝕物理結(jié)晶腐蝕是指具有一定礦化度環(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)晶析出。在這一過(guò)程中，墻體受到鹽結(jié)晶產(chǎn)生的膨脹壓力，但這種膨脹壓力隨季節(jié)氣溫的差異，及建筑物的干濕狀況的變化而周期性變化，而逐漸破壞建筑物的結(jié)構(gòu)。其破壞位置多發(fā)生在水位變化區(qū)及干濕交替地帶。由于物理結(jié)晶腐蝕受溫度影響很大，若在土體含水量不變的情況下，土中鹽的溶解與結(jié)晶取決于溫度的變化，當(dāng)溫度保持恒定時(shí)，鹽的溶解與結(jié)晶基本上達(dá)到平衡，不會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶腐蝕。1.4凍脹和翻漿很多鹽漬土分布地區(qū)屬寒區(qū)，含鹽的水比不含鹽的水的冰點(diǎn)低，但冬季溫度低于含鹽水的冰點(diǎn)以后也將凍結(jié),所以鹽漬土仍然產(chǎn)生凍結(jié)現(xiàn)象。當(dāng)路堤在冬季受到冰結(jié)作用時(shí)，水分經(jīng)常是由溫度較高的土層向溫度較低的土層方向移動(dòng)，以致在臨界凍結(jié)深度聚冰層附近就發(fā)生水分聚集的現(xiàn)象。聚集的水分來(lái)自基地的地下水，通過(guò)其毛細(xì)管作用而上升。形成冰凍的土層中具有大小不同的冰粒或冰層，使其體積大大超過(guò)了土原有的孔隙和含水體積，即凍脹現(xiàn)象。至春季融凍時(shí)，上層冰粒首先融化，而下層一時(shí)尚未融化，則上層的水分無(wú)法下滲，致使上層填土中的含水量超過(guò)液限，在振動(dòng)荷載的周期性擠壓、沖擊作用，就出現(xiàn)翻漿，導(dǎo)致路面泥濘不堪。2常見(jiàn)病害防治措施2.1設(shè)置隔離層法在路基內(nèi)設(shè)置隔離層，防止水分進(jìn)入路基上部。如果只是隔斷毛細(xì)水，可用粗粒滲水材料修筑；如果同時(shí)要求隔斷毛細(xì)水和汽態(tài)水，則可用瀝青、土工布等不透水材料修筑。隔離層的埋置深度，對(duì)高等級(jí)公路要滿(mǎn)足減少鹽脹、凍脹的要求，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和耐久性，一般以不小于1.0~1.5m為宜。隔斷層是處治路基鹽脹最有效、最簡(jiǎn)便的措施,應(yīng)優(yōu)先考慮采用。2.2化學(xué)處理方法可以采用以鹽制鹽的方法，在路基中加入摻加劑，等效果比較明顯。（4）（5）這種，溶液在土中起到三重效果：1）降低了的溶解度；2）發(fā)生反應(yīng)生成的，微溶于水，性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)給路面造成鹽脹病害；3）硫酸鈉在氯鹽中的溶解度隨氯濃度和鹽濃度的增大而減小，當(dāng)土中含量比值增大到6倍以上時(shí)，抑制鹽脹的效果最顯著。2.3提高路基法提高路基高度以減少進(jìn)入路基上部的水分和鹽分，施工簡(jiǎn)便，亦是最常用的措施。但要注意的是，如果提高高度不足，則效果不佳，若提高太多，也存在縱面隨之調(diào)整問(wèn)題。當(dāng)凍深大于1m，粉質(zhì)亞粘土硫酸鹽漬土路基要高出地下水位6~7m才能有效防治鹽脹。因此，如果使路基產(chǎn)生鹽脹的水分中汽態(tài)水占有較大比重，則不宜單純采用此法。2.4降低地下水位法降低地下水位，以減少進(jìn)入路基上部的水分和鹽分。與上法類(lèi)似，地下水位需降到一定的深度才有較好效果。如果產(chǎn)生鹽脹的水分中汽態(tài)水占有較大比重，亦不宜單純采用此法。2.5溫度控制法“蓋被”法防治是采用爐灰或采石場(chǎng)清除的表層土石把路基邊坡包裹起來(lái)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，只要在路基上覆蓋一層0.40m～0.50m厚的爐灰或土石料，可很好地控制土體溫度隨環(huán)境氣溫變化的幅度和速度，既控制凍脹，又減輕鹽脹，還可以防止集中降雨的溶蝕沖刷，同時(shí)也可以獲得變廢為寶、保護(hù)環(huán)境的效果，是一種集經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和工程效益于一體的綜合處理措施。3結(jié)語(yǔ)隨著公路交通建設(shè)速度的加快，我們會(huì)越來(lái)越多地接觸到鹽漬土的路基問(wèn)題。希望通過(guò)本文讓大家可以更好地了解鹽漬土對(duì)公路路基的負(fù)面影響，也希望本文提出的這些防治措施能對(duì)該地區(qū)今后的公路地基處理起到一定的指導(dǎo)作用。參考文獻(xiàn):[1]張志權(quán),王志勇.硫酸鹽漬土地區(qū)公路鹽脹影響因素及防治措施[J].路基工程,2006,(3).[2]嚴(yán)伊莎,趙澍林,時(shí)偉.鹽漬土路基常見(jiàn)病害及處治措施[J].山西建筑,2006,32(31):291-292.[3]黃立度,席元偉,李俊超.硫酸鹽漬土道路鹽脹病害的基本特征及其防治[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),199