本發(fā)明屬于混凝土構(gòu)件測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隧道襯砌硫酸鹽腐蝕探測方法。

背景技術(shù)：

針對我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，隧道作為公路或鐵路線上的重要建筑物，其安全性需要持續(xù)加強(qiáng)監(jiān)測。隧道開挖后破壞了原來圍巖所形成的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致發(fā)生了應(yīng)力重分布，使得圍巖需要在襯砌及圍巖所受外側(cè)荷載作用下達(dá)到新的平衡，所以襯砌對穩(wěn)定隧道結(jié)構(gòu)的重要性不言而喻。襯砌多是鋼筋混凝土制成的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)，沿隧道洞身周邊布置以防止圍巖發(fā)生過大變形或倒塌，占隧道總投資的1/4-1/3。在我國西南地區(qū)分布著大量含有硫酸鹽侵蝕性物質(zhì)巖層，這種侵蝕環(huán)境對隧道中的混凝土襯砌會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用?；炷恋牧蛩猁}侵蝕是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，濃度較小時(shí)，會(huì)與水泥石中的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣礬石；當(dāng)溶液中濃度大于1000毫克/升時(shí)，不僅會(huì)有鈣礬石的生成還會(huì)有石膏結(jié)晶析出，這兩種產(chǎn)物均具有膨脹性，將會(huì)引起混凝土開裂，強(qiáng)度降低；其次，還會(huì)與混凝土中的碳酸鹽和水化硅酸鈣反應(yīng)生成無膠結(jié)作用的碳硫硅鈣石，隨著水化硅酸鈣的不斷消耗，膠凝材料逐漸變成灰白色且無強(qiáng)度的泥質(zhì)混合物，強(qiáng)度下降。

目前對于的侵蝕深度，大多數(shù)是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)檢測，尚未發(fā)現(xiàn)利用超聲波且考慮實(shí)際受力工況并可應(yīng)用于現(xiàn)場的硫酸鹽腐蝕深度的探測方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種隧道襯砌硫酸鹽腐蝕探測方法，通過壓力試驗(yàn)得出不同應(yīng)力水平下的聲速和應(yīng)力變化曲線，利用曲線分析實(shí)際工況應(yīng)力下的材料聲速以及測得超聲波傳遞時(shí)間，通過簡便的超聲波往返時(shí)間測量計(jì)算出隧道襯砌管片已腐蝕厚度，能夠?qū)σr砌的安全性作出判斷。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種隧道襯砌硫酸鹽腐蝕探測方法，包括以下步驟：

步驟一、制作混凝土試塊：混凝土試塊的配比與預(yù)探測的隧道襯砌配比相同，混凝土試塊的數(shù)量不少于6個(gè)，混凝土試塊的橫截面為正方形，邊長和高度分別記為a和c，滿足c/a≧2.5；

步驟二、養(yǎng)護(hù)至90天，取出混凝土試塊；

步驟三、在混凝土試塊相對的兩個(gè)側(cè)面的中心位置布置超聲波探頭；

步驟四、用壓力試驗(yàn)機(jī)對混凝土試塊施加軸向壓力，測出同一軸向壓力水平下每個(gè)混凝土試塊的超聲波傳遞時(shí)間t；

步驟五、按照可算出試塊i的材料聲速，進(jìn)而通過求出同一軸向壓力下各試塊的聲速平均值；

步驟六、施加的軸向壓力從0.05起依次遞增0.05 QUOTE a²至0.85，為試塊的棱柱體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，重復(fù)步驟四、步驟五；

步驟七、以橫軸為軸向壓力，縱軸為平均聲速，通過三次多項(xiàng)式數(shù)據(jù)擬合，作出聲速隨軸向壓力變化的曲線；

步驟八、在隧道襯砌管片上打孔至圍巖，采用EDTA容量法或質(zhì)量法檢測的濃度；若襯砌管片含有，先用密封材料填充好已打的孔，再在孔周邊的安裝超聲波發(fā)射/接收探頭，以1～10MHZ為頻率發(fā)射并接收超聲波，測量超聲波的往返時(shí)間；隨后根據(jù)真實(shí)工況應(yīng)力水平，通過查詢試驗(yàn)數(shù)據(jù)所擬合的曲線，得到實(shí)際工況應(yīng)力下材料的聲速，按計(jì)算未損失管片厚度，最后根據(jù)襯砌管片原厚度H與未損厚度h，通過計(jì)算出已腐蝕厚度。

在孔周邊的襯砌管片上涂抹0.2～0.5mm厚耦合劑，粘貼超聲波發(fā)射/接收探頭。

將襯砌強(qiáng)度安全系數(shù)記為f，若發(fā)現(xiàn)，則發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)，封閉交通，對隧道襯砌進(jìn)行更換。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

該方法是先在實(shí)驗(yàn)室通過壓力試驗(yàn)以及超聲波探測的數(shù)據(jù)擬合出聲速隨應(yīng)力變化曲線，便于查詢，操作靈活簡便；然后在現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際工況應(yīng)力查詢上述曲線，通過簡便的超聲波往返時(shí)間測量計(jì)算出隧道襯砌管片已腐蝕厚度，并對襯砌的安全性作出判斷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明不同應(yīng)力水平下混凝土聲速測試示意圖；

圖2是本發(fā)明聲速平均值隨應(yīng)力水平變化曲線；

圖3是本發(fā)明探測的隧道襯砌示意圖；

圖中：1、超聲波探頭；2、孔；3、超聲波發(fā)射/接收探頭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一種隧道襯砌硫酸鹽腐蝕探測方法，包括以下步驟：

步驟一、制作如圖1所示的混凝土試塊：混凝土試塊的配比與預(yù)探測的隧道襯砌配比相同，混凝土試塊的數(shù)量不少于6個(gè)，混凝土試塊的橫截面為正方形，邊長和高度分別記為a和c，滿足c/a≧2.5；

步驟二、養(yǎng)護(hù)至90天，取出混凝土試塊；

步驟三、在混凝土試塊相對的兩個(gè)側(cè)面的中心位置布置超聲波探頭1；

步驟四、用壓力試驗(yàn)機(jī)對混凝土試塊施加軸向壓力，測出同一軸向壓力水平下每個(gè)混凝土試塊的超聲波傳遞時(shí)間t；

步驟五、按照可算出試塊i的材料聲速，進(jìn)而通過求出同一軸向壓力下各試塊的聲速平均值；

步驟六、施加的軸向壓力從0.05起依次遞增0.05 QUOTE a²至0.85，也即施加的軸向壓力以0.05 QUOTE a² 為起始值，每次遞增0.05 QUOTE a² 為試塊的棱柱體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，重復(fù)步驟四、步驟五；

步驟七、以橫軸為軸向壓力，縱軸為平均聲速，通過三次多項(xiàng)式數(shù)據(jù)擬合，作出聲速隨軸向壓力變化的曲線，如圖2所示；

步驟八、參照圖3，在隧道襯砌管片上打孔2至圍巖，采用EDTA容量法或質(zhì)量法檢測的濃度；若襯砌管片含有，先用密封材料填充好已打的孔2，再在孔2的周邊安裝超聲波發(fā)射/接收探頭3，以1～10MHZ為頻率發(fā)射并接收超聲波，測量超聲波的往返時(shí)間；隨后根據(jù)真實(shí)工況應(yīng)力水平，通過查詢試驗(yàn)數(shù)據(jù)所擬合的曲線，得到實(shí)際工況應(yīng)力下材料的聲速，按計(jì)算未損失管片厚度。最后根據(jù)襯砌管片原厚度H與未損厚度h，通過計(jì)算出已腐蝕厚度，隧道襯砌已腐蝕厚度和安全性由襯砌原厚度以及未損管片厚度來計(jì)算，將襯砌強(qiáng)度安全系數(shù)記為f，若發(fā)現(xiàn)，則發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)，封閉交通，對隧道襯砌進(jìn)行更換。

其中，在孔2周邊的襯砌管片上涂抹0.2～0.5mm厚耦合劑，粘貼超聲波發(fā)射/接收探頭3。

以上對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。