活性摻合料對地鐵混凝土雜散電流的抑制作用_工程管理

1、活性摻合料對地鐵混凝土雜散電流的抑制作用采納磨細(xì)礦渣和粉煤灰等活性摻合料,對地鐵混凝土抗雜散電流性能進(jìn)行對比試驗(yàn)討論,結(jié)果表明,摻加活性摻合料使混凝土鋼筋鈍化膜電阻Rc和累積電量得到提高,從而使地鐵混凝土的抗雜散電流力量顯著增加。0 引言雜散電流,是指由采納直流供電牽引方式的地鐵列車在地鐵長期運(yùn)行后其受到污染、滲漏和高地應(yīng)力破壞等緣由而泄露到道床及其四周土壤中的電流。它可能使地鐵列車四周的埋地金屬管道、通訊電纜外皮以及車站和隧道主體工程中的鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕,由陽極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物鐵銹等在鋼筋或鋼管表面沉積形成銹層而產(chǎn)生膨脹,從而導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞。鐵工程的主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在相

2、對封閉的環(huán)境下,地鐵工程特有的雜散電流對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞是影響其耐久壽命和結(jié)構(gòu)平安的重要因素,必需引起足夠的重視。1地鐵雜散電流的討論進(jìn)展雜散電流對埋地金屬管線和混凝土主體結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕在本質(zhì)上是電化學(xué)腐蝕,這種腐蝕屬于局部腐蝕,其原理與金屬在大氣條件下或在水溶液及土壤電解質(zhì)中發(fā)生的自然腐蝕一樣,都是具有陽極過程和陰極過程的氧化還原反應(yīng)。但混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在高電壓和較大的雜散電流作用下,所發(fā)生的腐蝕與其在電解質(zhì)中自發(fā)進(jìn)行的腐蝕有較大的區(qū)分, 主要表現(xiàn)在鋼筋的腐蝕速率與四周介質(zhì)的電阻率、混凝土的水膠比等有關(guān),實(shí)際的電化學(xué)當(dāng)量、腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率。來對于地鐵雜散電流

3、的討論取得了一些進(jìn)展,主要討論成果有地鐵雜散電流的形成機(jī)理討論和對鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕的模擬試驗(yàn)討論,初步得出了混凝土雜散電流的電化學(xué)當(dāng)量、腐蝕速率等參數(shù),另外,采納高阻抗混凝土等方法來抑制雜散電流也取得了肯定進(jìn)展,但是,國內(nèi)對于地鐵混凝土抗雜散電流討論不夠深化,迫切需要進(jìn)行地鐵混凝土雜散電流形成機(jī)理和抑制方法的系統(tǒng)討論。結(jié)合某地鐵工程混凝土耐久性討論,本文對活性摻合料對地鐵雜散電流的抑制作用進(jìn)行了試驗(yàn)分析。2地鐵混凝土抗雜散電流腐蝕耐久性的試驗(yàn)討論2.1試驗(yàn)原材料水泥:“天寶”P·O32.5級,堿含量0.49%,28d抗壓強(qiáng)度47.9MPa;粉煤灰:南熱I級 ,堿含量1.34%,需

4、水量比91.8%;磨細(xì)礦渣:比表面積420m2/kg,堿含量1.34%,需水量比91.8%;砂:宏田江砂,視密度2.68g/m3,細(xì)度模數(shù)2.64;碎石:泉水碎石,視密度2.70g/m3,粒徑5mm40mm;外加劑: HLC型防滲抗裂劑,減水率22%。2.2地鐵混凝土協(xié)作比設(shè)計(jì)基準(zhǔn)混凝土協(xié)作比D0,依據(jù)粉煤灰和磨細(xì)礦渣的不同摻量選取單摻粉煤灰的混凝土協(xié)作比Df1Df2,單摻磨細(xì)礦渣的混凝土協(xié)作比Dk1Dk2,雙摻磨細(xì)礦渣和粉煤灰的混凝土協(xié)作比Dfk1Dfk2。該地鐵C30泵送混凝土的協(xié)作比見表1。 <CENTER</CENTER2.3 地鐵混凝土抗雜散電流試驗(yàn)結(jié)果分析按以上協(xié)作比成

5、型尺寸為10cm×10cm×10cm的混凝土試件,成型時(shí)在向上一面的中心垂直插入直徑8mm、長8cm的鋼筋,鋼筋的兩端都埋入試件內(nèi),在鋼筋的一端焊有絕緣銅線,絕緣銅線露在試件外的長度約為25cm。試件養(yǎng)護(hù)28d后在上下面和三個(gè)側(cè)面涂環(huán)氧樹脂封閉,保留一個(gè)側(cè)面不涂。模擬地鐵現(xiàn)場的工況,將混凝土試件和電極板放入盛有液體的容器內(nèi),試件的開放面與電極板平行,距離1cm。試驗(yàn)時(shí)接直流電,鋼筋接正極,電極板接負(fù)極,測量基準(zhǔn)協(xié)作比與摻合料協(xié)作比在直流條件下的電阻和累積電量。將混凝土試件分部分浸泡于3.5%NaCl溶液和飽和Ca(OH)2溶液中,液面距試件頂面保留5mm距離,進(jìn)行長時(shí)間通電

6、,直至混凝土試件開裂或?qū)Ь€與鋼筋的連接被腐蝕中斷為止。討論表明,混凝土試件在液體中導(dǎo)電是離子導(dǎo)電。經(jīng)測試,混凝土試件在開裂前的電流不大于100mA,功率最大是5w,不會(huì)造成很大的溫差,因此通電后溫度上升不是造成混凝土試件脹裂的主要緣由,而鋼筋銹蝕體積膨脹則是混凝土試件脹裂破壞的打算因素。本試驗(yàn)討論測得的直流電阻和累積電量見表2 。 <CENTER</CENTER從表2可以看出,摻加活性摻合料(單摻粉煤灰、單摻礦渣和雙摻粉煤灰礦渣)的混凝土試件,無論在3 .5%NaCl溶液中還是飽和Ca(OH)2溶液中,其混凝土試件電阻和混凝土試件開裂時(shí)的累積電量均得到較大增加。在單摻粉煤灰和單摻礦

7、渣的混凝土試件中,單摻磨細(xì)礦渣的混凝土試件電阻最大,直到其他各組混凝土試件開裂,而單摻磨細(xì)礦渣的混凝土試件仍完好無損,這表明單摻磨細(xì)礦渣對地鐵混凝土抗雜散電流效果最明顯。2.4活性摻合料對地鐵混凝土雜散電流的抑制機(jī)理雜散電流對埋地金屬管線和混凝土主體結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕,其發(fā)生的機(jī)理是混凝土中鋼筋鈍化膜由于雜散電流的長期作用,其鈍化膜電阻Rc顯著下降,使電極電位較低的金屬Fe失去電子被氧化成Fe2+,同時(shí)金屬四周介質(zhì)中電極電位較高的非金屬H+或O2得到電子而被還原,形成電池反應(yīng),導(dǎo)致鋼筋產(chǎn)生銹蝕而體積膨脹,其膨脹壓力超過混凝土極限拉應(yīng)力時(shí)就會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)開裂。摻加活性摻合料(磨細(xì)礦渣和粉煤灰)后,其鋼筋鈍化膜電阻Rc得到較大提高,從而使地鐵混凝土的抗雜散電流力量顯著增加。3 結(jié)論通過摻加磨細(xì)礦渣和粉煤灰的C30混凝土與基準(zhǔn)混凝土的對比試驗(yàn),可得出以下結(jié)論:1 要提高混凝土的抗雜散電流力量,抵擋鋼筋銹蝕體積膨脹從而提高混凝土的抗裂力量,就需要提高混凝土的阻抗,增加其開裂時(shí)的累積電量,因此混凝土電阻就成為衡量混凝土抗雜散電流腐蝕的重要學(xué)院學(xué)報(bào),1997,13(1):8-11.ThomasJB,AlanDZ.Straycurrentcorrosioninelectrifiedrailsys tems:ITIprojects.USA:NorthwesternUnive