射陽縣沿海鹽漬土的分布特征及腐蝕特性研究*

閆玉茹,劉登峰,顧 佳,葛 云

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地球化學(xué)勘查與海洋地質(zhì)調(diào)查研究院 南京 210007; 2.南京公正工程監(jiān)理有限公司 南京 210011)

射陽縣沿海鹽漬土的分布特征及腐蝕特性研究*

閆玉茹1,劉登峰2,顧 佳1,葛 云1

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地球化學(xué)勘查與海洋地質(zhì)調(diào)查研究院 南京 210007; 2.南京公正工程監(jiān)理有限公司 南京 210011)

文章針對射陽縣沿海大規(guī)模的開發(fā)建設(shè)中建構(gòu)物耐久性問題,對射陽港臨港工業(yè)區(qū)50 m以淺土體中鹽漬土相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查研究,結(jié)果顯示:鹽漬化程度中等;鹽度、易溶鹽含量、腐蝕性特征均在15～35 m深度范圍內(nèi)呈現(xiàn)較高值,其余隨深度呈降低趨勢。同時,土壤對混凝土的腐蝕性呈微-弱腐蝕,但15～35 m深度范圍內(nèi)顯示對鋼筋中等腐蝕作用,在今后的開發(fā)建設(shè)中需給予重視。

射陽縣;鹽漬土;分布特征;腐蝕

1 引言

江蘇北部海積平原鹽漬土區(qū)原為淺水海灘,由于長江、淮河、黃河下泄的大量泥沙在海潮波浪和潮流的海洋動力作用下反復(fù)搬移而成為濱海沖積平原,面積超過66.67萬hm2,南從南通市北至連云港市沿黃海呈帶狀分布。由于在成陸過程中受海水摻雜的影響,積鹽過程先于成土過程是該區(qū)鹽漬土成因的一個重要特征[1]。氯鹽引起的沿海工程建設(shè)破壞最為常見,被譽(yù)為是導(dǎo)致沿海工程混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要原因[2]。

射陽縣海岸帶位于江蘇海岸帶中部,海岸線長103 km,海域面積2 090 km2,灘涂面積7.13萬km2,是典型的蘇北海積平原區(qū)。射陽港已形成能源、漿紙、機(jī)電、輕工、食品和飼料等產(chǎn)業(yè),規(guī)劃25 km2的臨港工業(yè)區(qū)已形成3.3 km2雛形。針對鹽漬土對工程結(jié)構(gòu)耐久性影響的特性,在射陽港區(qū)規(guī)劃建設(shè)的初級階段,對臨港工業(yè)區(qū)50 m以淺地層的鹽漬土分布特征及腐蝕特性進(jìn)行了調(diào)查研究[3],以指導(dǎo)后期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的防腐保護(hù)。

2 鹽漬土試驗(yàn)分析

2.1 樣品采集

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)對鹽漬土鉆孔土壤樣采取密度的要求,深層土壤樣的采取以0～5 m深度每0.5 m取樣、5～10 m深度每1 m取樣、10 m深度之后每2 m取樣,樣品重量不小于250 g。通過工作區(qū)5個鉆孔,共采集50 m以淺土壤樣品120個。

2.2 樣品測試

樣品采集好后,在短時間內(nèi)分批次送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試,以保證樣品的新鮮度。土壤樣品經(jīng)過烘干、研磨、過篩等前處理之后,分別稱取100 g,以1∶5的土水比例進(jìn)行溶解、浸提、抽慮過后上機(jī)進(jìn)行測試。預(yù)處理完畢后,分別測試土壤浸提液的p H值、土壤八大離子含量(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、HCO-3、SO2-4、CO2-3)。指標(biāo)測試方法見表1。

表1 樣品測試指標(biāo)使用方法

3 鹽漬土類型及空間分布特征

3.1 研究區(qū)鹽漬土類型

根據(jù)規(guī)范[4]中對水土腐蝕性評價要求,射陽臨港工業(yè)區(qū)鹽漬土的分析測試結(jié)果表明,5個鉆孔的50 m以淺范圍內(nèi)的土體類型為典型的氯鹽漬土,Cl-的濃度與SO2-4濃度比值的平均值在10～18之間,最高值可達(dá)40。

3.2 鹽度空間分布特征

通過對土樣鹽度指標(biāo)的測試,各鉆孔鹽度含量隨深度變化趨勢基本一致(圖1),即15 m以淺深度范圍內(nèi),鹽度呈明顯的下降趨勢; 15～35 m深度范圍內(nèi),鹽度基本保持高值穩(wěn)定; 35 m以下深度范圍內(nèi),鹽度呈明顯的下降趨勢。同時圖1顯示,工作區(qū)50 m以淺土壤的鹽度變化范圍大部分在1%～5%之間,屬于典型的中鹽漬土。

圖1 各鉆孔鹽度含量隨深度變化

3.3 Cl-含量的空間分布特征

在鹽漬土中氯離子對地下構(gòu)筑物的鋼筋具有腐蝕作用,其腐蝕機(jī)理是Cl-首先進(jìn)入混凝土中并達(dá)到鋼筋表面,使該處的p H值迅速降低,破壞水泥水化時鋼筋表面產(chǎn)生致密的鈍化膜[5-6];鈍化破壞開始只發(fā)生在局部,當(dāng)這個局部與周圍未被破壞的鈍化膜產(chǎn)生電極作用形成“腐蝕電池”時,就會對鋼筋表面產(chǎn)生坑蝕,并迅速發(fā)展,最后使鋼筋表面發(fā)生銹化作用。本研究所測得各鉆孔Cl-的含量變化見圖2。

從圖2中可以看出,研究區(qū)土壤C1-含量較高,均在750～7 500 mg/L變化,可以確定該地區(qū)受到氯鹽的中等腐蝕,尤其是10～35 m

圖2 各鉆孔Cl-含量隨深度變化曲線

深度范圍內(nèi),對建筑鋼筋的腐蝕影響較大。同時,個別鉆孔的Cl-的含量曲線具有一定的規(guī)律,均在15～35 m深度范圍內(nèi)呈現(xiàn)高值,兩邊依次降低,與鹽度變化趨勢相似。

3.4含量的空間分布特征

在鹽漬土中,混凝土?xí)獾桨蛩猁}、鎂鹽等鹽分的化學(xué)侵蝕和破壞,本研究主要針對SO2-4、Mg2+含量進(jìn)行了測試分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,研究區(qū)5個鉆孔柱狀土樣中鎂鹽垂直變化不明顯,含量均小于300 mg/L,顯示的腐蝕等級為微腐蝕;鉆孔中硫酸鹽含量變化則較大 (圖3)。

圖3 各鉆孔含量隨深度變化曲線

4 結(jié)論

通過對射陽沿海鹽漬土的研究發(fā)現(xiàn):該地區(qū)的鹽漬土類型為典型的氯鹽漬土;50 m以淺土壤的鹽度變化趨勢具有明顯特征,從15～35 m范圍內(nèi)鹽度呈現(xiàn)較高值,土壤類型為中鹽漬土;相應(yīng)的易溶鹽分含量、腐蝕性特征均呈現(xiàn)了與鹽度分布特征類似的情況;研究區(qū)土壤對混凝土的腐蝕性呈微—弱腐蝕,腐蝕等級較弱;土壤中Cl-尤其是15～35 m深度范圍內(nèi)含量較高,顯示對鋼筋、管線的中等腐蝕作用。

綜上所述,在射陽沿?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)的初期,需重點(diǎn)考慮結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性問題,采取相應(yīng)長期有效的防護(hù)措施[5],如提高混凝土的密實(shí)性、增加混凝土保護(hù)層厚度、采用耐蝕合金鋼筋、在混凝土中添加鋼筋阻銹劑等。

[1] 袁宇明.試論蘇北海積平原鹽漬土改良的先行途徑[J].土壤通報,1997,28(4):145-148.

[2] 邵宗平,郜憲存,劉樹才.淺談不同鹽漬土類型導(dǎo)致的公路路基病害及防治[J].科技信息,2009(19):274-275.

[3] 閆玉茹,程知言,劉憲光,等.連云港徐圩新區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查與評價示范專項(xiàng)[R].2010.

[4] 建設(shè)部綜合勘察研究設(shè)計院.GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2002.

[5] 楊建森.氯鹽對混凝土中鋼筋的腐蝕機(jī)理與防腐技術(shù)[J].混凝土,2001,141(7):52-56.

[6] 喬頔,夏文俊,趙陽,等.連云港鹽漬土中混凝土耐久性研究[J].巖土工程學(xué)報,2010,(S2):611-612.

射陽縣臨港工業(yè)區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查項(xiàng)目.