[发明专利]模拟隧道衬砌结构与围岩之间的界面混凝土腐蚀试验方法

说明书

一种模拟隧道衬砌结构与围岩之间的界面混凝土腐蚀试验方法，通过制备混凝土试样，所述试样的上端面具有混凝土与岩石块的咬合面，在所述咬合面上堆放设定厚度的岩石块层，所述岩石块层上设置具有设定深度的侵蚀溶液层，所述侵蚀溶液层上设置加压装置，能够结合混凝土特点、岩石块岩性、侵蚀液特性、液体压力等进行腐蚀试验，从而反映真实服役环境下多因素对隧道衬砌结构与围岩界面处混凝土腐蚀的影响及腐蚀过程。

技术领域

本发明涉及围岩与混凝土粘结界面上的混凝土腐蚀模拟试验技术，特别是一种模拟隧道衬砌结构与围岩之间的界面混凝土腐蚀试验方法，通过制备混凝土试样，所述试样的上端面具有混凝土与岩石块的咬合面，在所述咬合面上堆放设定厚度的岩石块层，所述岩石块层上设置具有设定深度的侵蚀溶液层，所述侵蚀溶液层上设置加压装置，能够结合混凝土特点、岩石块岩性、侵蚀液特性、液体压力等进行腐蚀试验，从而反映真实服役环境下多因素对隧道衬砌结构与围岩界面处混凝土腐蚀的影响及腐蚀过程。

背景技术

隧道结构作为典型的半隐蔽工程，其受腐蚀面常发生在与围岩接触一侧。当围岩中地下水发育时，地下水往往会对围岩产生溶蚀，进而使其常携带有大量离子。当地下水存在能够与混凝土中胶结材料发生反应的有害离子，如氯离子，硫酸根离子或镁离子等，既会造成与围岩接触的一侧混凝土发生由表及里的腐蚀，如隧址区处于干旱或半干旱环境，溶蚀后的围岩将为隧道结构混凝土与外界大气提供水气交换通道，从而导致迎水侧混凝土结构表面区域发生显著的干湿循环，进一步导致地下水中有害离子浓度增大，加剧混凝土腐蚀程度，最终导致材料溃散，危及结构安全。由于围岩组成成分复杂，地下水流动差异明显等因素，导致影响隧道衬砌结构迎水面混凝土腐蚀的因素较多，且腐蚀现象初期很难被及时发现。目前，实验室内模拟上述腐蚀现象时均只针对混凝土材料进行加速腐蚀，即通过将混凝土浸泡在高浓度有害离子溶液中，通过定期观察其外观形貌及成分变化，来判定实际工程中隧道衬砌结构混凝土的腐蚀机理。显然，上述操作存在如下弊端：(1)由于混凝土胶凝材料的腐蚀是一个复杂的物理化学反应，提高离子浓度会导致腐蚀机理发生根本性改变；(2)现场影响混凝土腐蚀是多因素的，如地下水压力、界面干湿循环等，各因素之间相互影响，最终导致混凝土发生腐蚀；(3)现场真实的腐蚀是发生在围岩与混凝土的粘结界面，而室内试验未能真实反映上述情况。本发明人认为，如果通过制备混凝土试样，所述试样的上端面具有混凝土与岩石块的咬合面，在所述咬合面上堆放设定厚度的岩石块层，所述岩石块层上设置具有设定深度的侵蚀溶液层，所述侵蚀溶液层上设置加压装置，就能够结合混凝土特点、岩石块岩性、侵蚀液特性、液体压力等进行腐蚀试验，从而反映真实服役环境下多因素对隧道衬砌结构与围岩界面处混凝土腐蚀的影响及腐蚀过程。有鉴于此，本发明人完成了本发明。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种模拟隧道衬砌结构与围岩之间的界面混凝土腐蚀试验方法，通过制备混凝土试样，所述试样的上端面具有混凝土与岩石块的咬合面，在所述咬合面上堆放设定厚度的岩石块层，所述岩石块层上设置具有设定深度的侵蚀溶液层，所述侵蚀溶液层上设置加压装置，能够结合混凝土特点、岩石块岩性、侵蚀液特性、液体压力等进行腐蚀试验，从而反映真实服役环境下多因素对隧道衬砌结构与围岩界面处混凝土腐蚀的影响及腐蚀过程。

本发明的技术方案如下：

模拟隧道衬砌结构与围岩之间的界面混凝土腐蚀试验方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1，制备混凝土试样，所述混凝土试样的上端面具有混凝土与岩石块的咬合面；步骤2，在所述咬合面上堆放设定厚度的岩石块层；步骤3，在所述岩石块层上设置具有设定深度的侵蚀溶液层；步骤4，所述侵蚀溶液层上设置加压装置，并对所述侵蚀溶液层进行加压；步骤5，观察界面混凝土的外观形貌变化。

包括步骤6，根据界面混凝土的外观形貌变化，确定界面混凝土腐蚀等级，所述腐蚀等级的判断标准如下：第1等级为界面处混凝土外观无明显变化；第2等级为界面处混凝土有微裂缝出现；第3等级为界面处混凝土有宽裂缝且伴随轻微膨胀；第4等级为界面处混凝土胀裂且与岩块发生剥离；第5等级为界面处混凝土完全软化溃散，岩块彻底剥离。