[发明专利]一种隧道混凝土碳硫硅钙石侵蚀环境的评价方法

说明书

本发明公开了一种隧道混凝土碳硫硅钙石侵蚀环境的评价方法，包括：获取天然腐蚀作用参数与环境影响作用参数，基于所述天然腐蚀作用参数对天然腐蚀情况进行评价，获得初始评价结果；基于所述环境影响作用参数对所述初始评价结果进行修正，获得目标评价结果。本发明能够比较准确的判断隧道围岩湿度水平及干湿循环程度，同时考虑温度效应对碳硫硅钙石侵蚀效果的影响，实现对隧道结构混凝土服役时的真实碳硫硅钙石侵蚀环境的真实合理评价。同时，该评价方法技术难度适中，可操作性强，各评价指标值获取技术成熟，推广应用前景广泛。

技术领域

本发明属于侵蚀评价领域，特别是涉及一种隧道混凝土碳硫硅钙石侵蚀环境的评价方法。

背景技术

碳硫硅钙石是一种特殊的混凝土硫酸盐侵蚀类型，其发生条件为低温环境下（通常小于15℃），当混凝土内部或环境中同时存在硫酸根离子和硫酸根离子时，即可发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀。由于该类侵蚀可直接将混凝土的胶结材料C-S-H泥化，且侵蚀物与钙矾石在XRD图谱上极为相似，因此很容易被误判为普通硫酸盐侵蚀，危害性极大。对于隧道工程结构，由于其初期支护结构混凝土与地下岩土体直接接触，因此，极易与赋存于地下水中的有害性离子发生反应，而硫酸盐侵蚀是目前隧道结构混凝土最为常见的腐蚀类型。由于石灰岩在我国分布广泛，隧道结构混凝土中大量使用了石灰岩骨料，加之目前石灰石粉作为混凝土掺合料也在水泥中大量使用。因此，一旦地层温度小于15℃，隧道结构混凝土将发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀。

目前，针对隧道结构混凝土进行抗硫酸盐耐久性设计前，首先需根据地下水中硫酸根离子的浓度值进行环境作用等级评价，《混凝土结构耐久性设计标准》（GB/T 50476-2019）中给出了硫酸盐环境作用等级表。大量工程案例表明，该表在被用于评估隧道结构混凝土硫酸盐侵蚀等级时仍存在如下问题：

（1）对隧道结构混凝土迎水面干湿循环效应估计不足。相当数量的工程案例表明，如果围岩裂隙发育使得地表与地下连通性强，即使隧址区气候属于半干旱区，也可发生显著的干湿循环，使得地下水中硫酸根离子浓度增大（最大可达到数十倍）。因此，按照地下水实测硫酸根离子浓度对硫酸盐侵蚀环境作用等级进行评定，容易低估硫酸根离子对混凝土的侵蚀作用，最终导致对隧道结构混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久性设计不足；（2）现有对于硫酸盐侵蚀环境作用等级中未考虑温度效应，因而无法用于评估碳硫硅钙石硫酸盐侵蚀环境；（3）对于深埋地下的隧道工程结构，隐蔽性导致目前尚未提出一种能够较准确判定围岩干湿循环效应的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了如下方案：一种隧道混凝土碳硫硅钙石侵蚀环境的评价方法，包括：

获取天然腐蚀作用参数与环境影响作用参数，基于所述天然腐蚀作用参数对天然腐蚀情况进行评价，获得初始评价结果；基于所述环境影响作用参数对所述初始评价结果进行修正，获得目标评价结果。

优选地，所述天然腐蚀作用参数包括地下水中硫酸根离子浓度、地下水中镁离子浓度、侵蚀性二氧化碳浓度。

优选地，基于所述天然腐蚀作用参数对天然腐蚀情况进行评价，获得初始评价结果的过程包括，

预设天然腐蚀作用等级表，基于所述天然腐蚀作用等级表和地下水中硫酸根离子浓度确定对应的初始天然腐蚀作用等级；

判断地下水中是否含有镁离子及侵蚀性二氧化碳，若没有，直接基于硫酸根离子浓度对天然腐蚀情况进行评价，获得初始评价结果；

否则，基于所述地下水中镁离子浓度、侵蚀性二氧化碳浓度对所述初始天然腐蚀作用等级进行修正，获得目标天然腐蚀作用等级；

基于所述目标天然腐蚀作用等级对天然腐蚀情况进行评价，获得初始评价结果。

优选地，所述环境影响作用参数包括隧道围岩富水程度、围岩与大气连通性程度、隧址区地表水汽蒸发程度、隧址区环境温度；