硫酸盐渍土道面破坏机理论文

时间：2024-07-15 14:32:51 论文范文我要投稿

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硫酸盐渍土道面破坏机理论文

　　摘要：在分析盐渍土道面结构特点和所处环境的基础上，对盐渍土道面破坏的机理进行了深入探讨，道面下季节性水盐运动、飞机荷载以及施工质量是造成盐渍土机场破坏的主要因素。

硫酸盐渍土道面破坏机理论文

　　关键词：盐渍土;水盐运动;机理

　　中图分类号：TQ12 文献标识码：A 文章编号：1009-0118 (2010) -06-0105-02

　　一、前言

　　盐渍土指地表以下1米土中易溶盐含量大于0.3%，并具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性的土。我国盐渍土分布区域很广，主要分布在西北地区，华北平原、松辽平原、以及北方滨海地区，其中西北盐渍土约占全国盐渍土总面积的60%。我国正抓紧进行西部大开发，随着我国经济的发展和西部大开发的深入，今后西北地区机场的数目将会逐年增加，而西北地区地质条件恶劣，机场选址很难避开盐渍土地区。近年来在西北地区的机场新修与翻修工程中，多次因盐渍土造成严重破坏，经济损失巨大。硫酸盐渍土作为特殊土，既具有与湿陷性黄土类似的溶陷性，又具有与膨胀土相似的盐胀性;当硫酸盐渍土含有较多氯盐时，氯盐具有强烈的吸湿性与保湿性，易吸水软化，强度降低，影响路基稳定，使之又具有软土的特点;硫酸盐渍土还具有强烈的腐蚀性，会导致道面混凝土腐蚀;另外我国硫酸盐渍土大部分分布在西北地区，冬季寒冷，气温很低，降温会导致盐胀与冻胀同时发生，危害极大。

　　二、盐渍土道面病害分析

　　(一)盐份对道面的危害

　　盐份对机场道面的危害很多，归结起来主要有物理破坏和化学破坏。化学破坏主要是硫酸盐腐蚀道面。硫酸盐与混凝土中的氢氧化钙反应生成硫酸钙和水化硫铝酸钙，这两种物质体积都会增大，造成道面开裂，严重时可使混凝土呈现多孔和软弱状态，最终成为无粘聚性的砂样物质。化学破坏采用高性能混凝土能有效避免，比如选择不含盐的骨料和抗硫酸盐水泥、掺粉煤灰等，能有效地提高道面抗渗性、耐久性，提高抵抗硫酸盐侵蚀的能力。物理破坏主要是由盐渍土由于的基层及土基含有丰富的称硫酸钠(Na2SO.，)，而硫酸钠对温度变化反映较敏感，从其溶解度曲线中发现，它在32.4℃时溶解度最大，高于或低于此数值，溶解度都会降低，在低于32.4℃，硫酸钠溶解度降低，溶液由不饱和变为饱和，破酸钠就会结合10个水分子结晶析出芒硝晶体，随着温度变化的反复，溶解和结晶也不断地反复，如此胀缩使土体内部结构遭到破坏，土质松散。

　　(二)道面的破坏形式

　　据青海、新疆等内陆盐渍土地区路面调查表明，盐渍土对道路的破坏形式主要表现在：路面产生不均匀变形，形成波浪、鼓包，使路面的平整度严重下降;因盐胀的反复作用，促使路基土体的结构遭到破坏，引起路基整体强度和稳定性下降。盐胀导致的不均匀变形使路面开裂，经行车辗压，会加速路面破坏。与道路工程类似，敦煌机场等几个机场的调查资料也表明，盐渍土对机场工程的主要危害包括引起道面板错台、断裂、平整度显著降低、鼓包、道肩边坡失稳、隆起。

　　三、盐渍土道面特点

　　盐分、水分迁移是造成盐渍土地区公路、机场迅速破坏的原因，而盐渍土道面在使用要求、道面所处环境以及水盐运动等方面与公路又有所差异，具有独有的特点。

　　(一)使用要求高

　　小盐胀与溶陷对公路影响不太大，尤其是局部范围内的盐胀与溶陷不会对公路造成危害，几米几十米范围内处理起来也容易，而道面则不然，飞机对道面的平整度要求很高，较小盐胀与较少的溶陷，也会造成道面错台、断板等危害，跑道长度通常在2000～3000米，任何小范围内的局部危害，都将严重影响飞行安全和道面的正常使用。

　　(二)道面环境恶劣

　　文献规定，盐渍土地区公路应尽量避免挖方，尤其是要避免路堑。当不得不出现路堑时，为了有利于排水，保持路基稳定，一般都应采用敞开式断面的矮路堤形式，路床要换填隔断层，如图1。而道面周围有土跑道和平地区，由于飞行安全的需要，道面区与土质区几乎是平齐的，仅相差几厘米，如图2。土质区的存在，对雨水下渗以及排水都有一定影响，对道面下的水盐运动也非常不利。

　　公路路基下主要是垂直水盐热运动，道面区域不仅有垂直水盐热运动，也有水平水盐运动。平地区和土跑道的存在，虽然在一定程度上能减弱水分蒸发，在一定程度上抑制道面小区域的水盐运动，但对机场工程是不利的，这也是公路修筑路堤、避免路堑的原因。

　　在跑道、道肩、平地区和土跑道以及站坪等组成的区域，由于道面、压实土质区的覆盖作用，蒸发得到强烈抑制，削弱了水盐热运动。但是由于道面的覆盖抑制蒸发的作用比压实土基要明显，土质区水盐热运动较强，积盐程度较道面区要高，道面下有大量凝结水，比土质区湿润，从而造成盐分、水分在道面区与土质区之间水平迁移。

　　四、盐渍土道面破坏原因

　　道面使用要求高，在盐分的物理化学作用下显得更为脆弱：道面所处的环境恶劣，水盐运动更加复杂，也使机场破坏的可能性加大;另外飞机荷载大，容易在轮迹处产生较大拉应力，加剧机场道面破坏。

　　(一)水盐运动

　　根据实测资料表明，膨胀变形主要发生在地温明显回升，日夜温差变化最大的冬未春初和降水量较集中的七、八月间，这说明道面破坏是由于对温度变化感的硫酸钠造成的，而且恰恰是上述两个季节为硫酸钠的结晶创造了外界条件。在冬季时为水分聚集时期，地下水以水汽形式不断从深处向上输送。由于跑道面层覆盖作用，水汽不能有效蒸发则在道面以下不断下降的冰冻线附近结成冰，春季开温时，土中冰不断融化成水，部分被无水芒硝吸收，无水芒硝有的结晶，有的溶解在水中，随着夜间地温下降，部分溶解的芒硝也结晶成为芒硝晶体，使土体积迅速膨胀，道面鼓起开裂，道面膨起开裂同时也使土中水分逐渐蒸发散失。在雨季时，降水通过道面裂缝和接缝处，进入道面基层和土基使无水芒硝再次和水分子结合成为芒硝晶体，导致盐胀现象。而后随着水分的蒸发膨胀也会慢慢缓解趋于稳定，每年周而复始地重复上述过程，使道面基层及土基不断地膨胀、收缩，破坏了土体结构，降低了密实度，造成道面开裂破坏。

　　(二)荷载作用

　　道面破坏的特点是早期破坏速度缓慢彭胀变形小，后期破坏迅速彭胀变形大，从表面上看，跑道轮迹范围内的道面沉陷，跑道两侧鼓起但整体上道面产生鼓胀，轮迹范围内道面鼓起。变形小于外侧道面的鼓起变形，因为当道面整体发生鼓起时，飞机起落滑行重量抑制了轮迹范围内道面的鼓起变形，使这部分道面不能与外侧道面产生同样量级的变形，因而在轮迹分界处产生了拉应力，导致了轮迹分界处道面沿跑道纵向开裂，加剧了道面的破坏程度。

　　(三)施工质量

　　道面的施工工艺与施工质量对道面病害的产生也有一定的影响，施工中基层的压实质量，分段施工接合部位的施工质量，面层的施工质量等都对道面病害的产生和发展起一定的作用。另外在施工中容易误将含盐量高的材料掺入基层中，产生盐胀现象。

　　五、结论

　　可以认为道面下季节性水盐运动、飞机荷载以及施工质量是造成盐渍土机场破坏的主要因素。盐渍土机场道面破坏是硫酸盐胀缩造成的，有其结构的特殊性，一般都需要一段时间累积才能充分暴露出来，同时还有伴随季节变化而反复变化的特点。

　　参考文献：

　　[1]张长福，王晓阳.加强盐渍土路面的养护及防治病害的措施[J].2000，(1):34-35.

　　[2]王智明，青海省西宁地区盐渍土的特征及其对建筑物的危害[J]军工勘查，1996.(1):29-32.

　　[3]杨茂华，敦煌机场道面病害分析[J].青海交通科技，2006，(5):32-35.

　　[4]张平川.董兆祥.敦煌民用机场地基的破坏机制与治理对策[J]，水文地质工程地质，2003.

　　[5]新疆公路学会，盐渍土地区公路施工规范[S].北京：人民交通出版社，2002.

　　[6]吴爱红.硫酸盐渍土机场地基处理试验研究[D].空军工程大学，2008.

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