在鐵路工程建設與運營過程中，混凝土結構長期暴露于復雜的自然環(huán)境中，環(huán)境土與環(huán)境水中的各類侵蝕性介質(zhì)會對其產(chǎn)生持續(xù)作用，是導致混凝土碳化、鋼筋銹蝕、結構酥松的核心誘因，嚴重威脅鐵路運輸?shù)陌踩c穩(wěn)定。在鐵路工程從勘察設計到運維報廢的全生命周期中，對所處環(huán)境因素系統(tǒng)檢測可實現(xiàn)對侵蝕風險的精準把控，是結構安全的動態(tài)保障，也是鐵路工程高質(zhì)量建設與安全運營的基石工程。

?

環(huán)境類別及作用等級

在TB 10005-2010《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》中，將鐵路混凝土結構所處的常見環(huán)境按照其對混凝土材料和鋼筋的腐蝕機理分為碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學侵蝕環(huán)境、鹽類結晶破壞環(huán)境、凍融破壞環(huán)境及磨蝕環(huán)境六類。

?

根據(jù)對環(huán)境條件要求的不同，將每種環(huán)境類別分為不同的作用等級，其中碳化環(huán)境的作用等級包括T1、T2、T3三個級別，氯鹽環(huán)境的作用等級包括L1、L2、L3三個級別；化學侵蝕環(huán)境的作用等級包括H1、H2、H3、H4四個級別；鹽類結晶破壞環(huán)境的作用等級包括Y1、Y2、Y3、Y4四個級別；凍融破壞環(huán)境的作用等級包括D1、D2、D3、D4四個級別；磨蝕環(huán)境的作用等級包括M1、M2、M3三個級別。

?

腐蝕機理分析

環(huán)境土與環(huán)境水是鐵路工程混凝土結構最直接、最持久的接觸介質(zhì)，二者通過離子滲透、物理作用、水力驅動等方式，單獨或協(xié)同引發(fā)混凝土結構劣化，其破壞作用貫穿工程建設與運營全周期，且不同介質(zhì)的破壞路徑與表現(xiàn)存在顯著差異。

?

環(huán)境土中富集的氯根、硫酸根、鎂離子、酸性物質(zhì)等，以不同的作用形式對鐵路工程混凝土結構產(chǎn)生破壞，且土壤的毛細作用與離子吸附特性會加速侵蝕過程。

?

環(huán)境土中氯離子對混凝土結構的危害主要體現(xiàn)在對鋼筋的銹蝕作用上。氯離子具有很強的穿透能力，會破壞鈍化膜的穩(wěn)定性，使鋼筋表面出現(xiàn)局部的活化點，形成腐蝕電池，最終使鋼筋出現(xiàn)銹蝕破壞。環(huán)境土中的硫酸根會滲透到混凝土內(nèi)部，與水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣、鋁酸三鈣等發(fā)生反應，生成的物質(zhì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應力，導致結構出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫，還可能伴隨有混凝土剝落等現(xiàn)象。

?

此外，環(huán)境土的顆粒組成、脹縮性、凍脹性等物理特性，會對混凝土產(chǎn)生持續(xù)機械應力，導致其結構變形、開裂，這類破壞無需化學作用參與，且破壞力直接作用于混凝土整體。

?

同樣，這些侵蝕性離子也會存在于環(huán)境水中，但與環(huán)境土不同的是，環(huán)境水流動性與水壓特性使得其對鐵路工程混凝土結構的侵蝕更快速、更深入。環(huán)境水中的鎂離子會與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生反應，生成氫氧化鎂和可溶性的鈣鹽，進而導致混凝土的強度和密實度下降。

?

在氣候干燥、蒸發(fā)強烈，且環(huán)境土或環(huán)境水中含有較多可溶性鹽類的地區(qū)，混凝土結構表面的水分會不斷蒸發(fā)，導致環(huán)境水中的鹽類物質(zhì)在混凝土表面或內(nèi)部的孔隙中逐漸濃縮、結晶，使得鐵路工程遭受鹽類結晶破壞的威脅。

?

鐵路工程所處環(huán)境中，二氧化碳對混凝土結構的破壞也不容忽視。二氧化碳會通過混凝土的孔隙滲透到其內(nèi)部，并與其發(fā)生化學反應，不斷消耗混凝土內(nèi)部的堿性物質(zhì)，導致混凝土的pH值逐漸降低，導致鋼筋發(fā)生銹蝕。

?

相關檢測

為確保鐵路工程的安全，需對鐵路沿線水質(zhì)、土質(zhì)及氣候等環(huán)境條件進行科學檢測與評估，而環(huán)境水與環(huán)境土分別作為侵蝕性離子的“移動載體”與“儲備庫”，是檢測的重點。對環(huán)境土、環(huán)境水中氯離子、硫酸根離子、鎂離子等侵蝕性離子及成分進行檢測，對混凝土侵蝕性環(huán)境條件進行評估，也是采取正確的應對及防范措施的前置條件。

?

對于環(huán)境土的相關檢測，可依據(jù)TB 10103-2008《鐵路工程巖土化學分析規(guī)程》來進行，尤其對于環(huán)境土中氯根含量和硫酸根含量，應重點檢測核查。檢測過程中需注意對土浸出液的制備，應將土按規(guī)定方法步驟進行過篩研碎等處理，制備成1mm試樣，再稱取一定量制備好的1mm試樣，按土水1:5加水后攪拌、振蕩、過濾，得到土浸出液，以進行后續(xù)的滴定及其他檢測步驟。

?

鐵路沿線環(huán)境水的相關檢測可依據(jù)TB 10104-2003《鐵路工程水質(zhì)分析規(guī)程》，包括氯化物含量、硫酸根含量、侵蝕性二氧化碳、pH值、鎂離子含量、重碳酸鹽等多個方面，同時還應考慮流動性帶來的動態(tài)侵蝕風險。

?

環(huán)境水的檢測結果是否可靠，取樣的規(guī)范性具有很大影響。在取樣時應確保采樣瓶的潔凈，并按要求對采樣瓶進行潤洗，完成采樣后標注清晰，采用恰當?shù)姆绞奖４妫⒃跁r效內(nèi)完成檢測。對于水樣pH值的檢測宜在現(xiàn)場完成。

?

檢測應嚴格規(guī)范點位優(yōu)化選取、樣品采集、試驗分析、數(shù)據(jù)驗證等相關流程，確保數(shù)據(jù)精準可靠。但檢測并不是最終目的，還應基于環(huán)境水與環(huán)境土的相關檢測數(shù)據(jù)，結合工程地理位置、氣候條件，綜合評估混凝土所處侵蝕性環(huán)境條件，明確侵蝕類型與等級，為防護措施制定提供整體依據(jù)。

?

結 語

鐵路工程所處水質(zhì)與土質(zhì)條件是鐵路工程運營的重要影響因素，對其侵蝕性檢測，本質(zhì)是通過精準捕捉侵蝕風險，實現(xiàn)檢測、評估、防護、監(jiān)測的系統(tǒng)化管理，避免防護不足或過度防護，從源頭保障混凝土結構安全穩(wěn)定，支撐鐵路工程長期可靠運營。對于重度侵蝕環(huán)境，還應建立長期監(jiān)測機制，時刻關注環(huán)境及混凝土結構變化，確保防范措施的有效性。