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勘查局地球化學勘查與海洋地質調查研究院 南京 210007; 2.南京公正工程監理有限公司 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勘查局地球化學勘查與海洋地質調查研究院 南京 210007; 2.南京公正工程監理有限公司 南京 210011)

文章針對射陽縣沿海大規模的開發建設中建構物耐久性問題,對射陽港臨港工業區50 m以淺土體中鹽漬土相關指標進行調查研究,結果顯示:鹽漬化程度中等;鹽度、易溶鹽含量、腐蝕性特征均在15～35 m深度范圍內呈現較高值,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深度范圍內顯示對鋼筋中等腐蝕作用,在今后的開發建設中需給予重視。

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鹽漬土成因的一個重要特征[1]。氯鹽引起的沿海工程建設破壞最為常見,被譽為是導致沿海工程混凝土結構破壞的主要原因[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。射陽港已形成能源、漿紙、機電、輕工、食品和飼料等產業,規劃25 km2的臨港工業區已形成3.3 km2雛形。針對鹽漬土對工程結構耐久性影響的特性,在射陽港區規劃建設的初級階段,對臨港工業區50 m以淺地層的鹽漬土分布特征及腐蝕特性進行了調查研究[3],以指導后期基礎設施建設的防腐保護。

2 鹽漬土試驗分析

2.1 樣品采集

根據《巖土工程勘察規范》(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,在短時間內分批次送往實驗室進行測試,以保證樣品的新鮮度。土壤樣品經過烘干、研磨、過篩等前處理之后,分別稱取100 g,以1∶5的土水比例進行溶解、浸提、抽慮過后上機進行測試。預處理完畢后,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)。指標測試方法見表1。

表1 樣品測試指標使用方法

3 鹽漬土類型及空間分布特征

3.1 研究區鹽漬土類型

根據規范[4]中對水土腐蝕性評價要求,射陽臨港工業區鹽漬土的分析測試結果表明,5個鉆孔的50 m以淺范圍內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40。

3.2 鹽度空間分布特征

通過對土樣鹽度指標的測試,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,鹽度呈明顯的下降趨勢; 15～35 m深度范圍內,鹽度基本保持高值穩定; 35 m以下深度范圍內,鹽度呈明顯的下降趨勢。同時圖1顯示,工作區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筑物的鋼筋具有腐蝕作用,其腐蝕機理是Cl-首先進入混凝土中并達到鋼筋表面,使該處的p H值迅速降低,破壞水泥水化時鋼筋表面產生致密的鈍化膜[5-6];鈍化破壞開始只發生在局部,當這個局部與周圍未被破壞的鈍化膜產生電極作用形成“腐蝕電池”時,就會對鋼筋表面產生坑蝕,并迅速發展,最后使鋼筋表面發生銹化作用。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,研究區土壤C1-含量較高,均在750～7 500 mg/L變化,可以確定該地區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,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律,均在15～35 m深度范圍內呈現高值,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,混凝土會遭到包括硫酸鹽、鎂鹽等鹽分的化學侵蝕和破壞,本研究主要針對SO2-4、Mg2+含量進行了測試分析。實驗結果表明,研究區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 結論

通過對射陽沿海鹽漬土的研究發現:該地區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范圍內鹽度呈現較高值,土壤類型為中鹽漬土;相應的易溶鹽分含量、腐蝕性特征均呈現了與鹽度分布特征類似的情況;研究區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,在射陽沿海基礎設施建設的初期,需重點考慮結構的耐腐蝕性問題,采取相應長期有效的防護措施[5],如提高混凝土的密實性、增加混凝土保護層厚度、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.連云港徐圩新區三維地質結構調查與評價示范專項[R].2010.

[4] 建設部綜合勘察研究設計院.GB50021-2001巖土工程勘察規范[S].北京:中國建筑工業出版社, 2002.

[5] 楊建森.氯鹽對混凝土中鋼筋的腐蝕機理與防腐技術[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].巖土工程學報,2010,(S2):611-612.

射陽縣臨港工業區三維地質結構調查項目.