鐵路路基硫酸鹽及黃鐵礦等膨脹性物質(zhì)檢測

我們中國在世界范圍內(nèi)享有“基建狂魔”的美譽(yù)，不單單是在橋梁和房建等項(xiàng)目上擁有巨大的優(yōu)勢和成就，中國的高鐵建設(shè)更是當(dāng)之無愧的世界第一。隨著中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，越來越多的、更高時(shí)速的高鐵逐步投入建設(shè)。為了保證列車的運(yùn)行安全，高鐵在建過程中對路基的質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。
 
路基的質(zhì)量是保證鐵路建成后安全高效運(yùn)營的關(guān)鍵。但在高鐵路基中常見的病害有很多，如滑坡、崩坍落石、基床下沉外擠、凍害、排水不良、上拱變形等。
 
膨脹性物質(zhì)對路基的危害
路基病害發(fā)生的原因歸納起來主要有兩個(gè)方面，就是巖土的性質(zhì)和排水的問題。如果高鐵路基表面有水，地下水位地質(zhì)環(huán)境，路基排水系統(tǒng)、路基填筑等不達(dá)標(biāo)，就會嚴(yán)重影響路基的穩(wěn)定性，造成路基病害。巖土性質(zhì)導(dǎo)致的問題也不少，
 
如果填料中含有較多性質(zhì)不穩(wěn)定的物質(zhì)，那么一定的環(huán)境下性質(zhì)就會發(fā)生改變，出現(xiàn)一些類似上拱變形的病害。
 
上拱變形是由于路基填料中含有大量膨脹性物質(zhì)，這些膨脹性物質(zhì)遇水會引起大體積的劇烈膨脹。有的則是因?yàn)樵跍貪穸?、鹽分合適條件下，發(fā)生反應(yīng)生成鈣礬石、硅灰石膏等膨脹性晶體引起的路基膨脹，導(dǎo)致整個(gè)路基出現(xiàn)上拱的問題。
 
而且路基在溫度含水量變化時(shí)，由于鹽分會吸收水分結(jié)晶析出，造成土壤之間孔隙過大，土壤體積膨脹導(dǎo)致路基路面上拱問題非常多。在夏季，由于溫度上升，鹽離子結(jié)晶速度減緩，因此，夏季高速鐵路的路基較為穩(wěn)定。在冬季，由于氣溫偏低，更適合硫酸根鹽離子結(jié)晶析出，因此，路基上拱狀況非常的明顯。
 
高速鐵路運(yùn)行速度快，對線路的平順性要求非常高，所以對路基填料的質(zhì)量要求也很嚴(yán)格。如果選取性質(zhì)比較穩(wěn)定的填料，嚴(yán)格控制填料的質(zhì)量，從根本上解決或減少這些導(dǎo)致路基病害出現(xiàn)的因素，那么就能減少路基病害的發(fā)生。因此，加強(qiáng)在建高鐵路基填料中物質(zhì)的檢測至關(guān)重要。
 
為什么膨脹性物質(zhì)會影響路基
路基中常見的膨脹性物質(zhì)就是硫酸鹽及黃鐵礦，黃鐵礦是自然界分布極其廣泛的金屬硫化物礦物，幾乎所有類型的巖石都或多或少都有它的存在。它不僅是重要的找礦標(biāo)志，也是沉積環(huán)境判識的良好標(biāo)志，還是典型還原性沉積環(huán)境的代表礦物。隨著人類的相關(guān)工程活動，包括礦產(chǎn)資源的開采利用，涵洞管線的修筑、鐵路公路等交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，水利水電設(shè)施和城市修建等，都遭受到了黃鐵礦風(fēng)化所導(dǎo)致的地質(zhì)工程問題。
 
黃鐵礦的風(fēng)化過程主要表現(xiàn)為黃鐵礦-水-氧體系的相互作用，在這一相互作用過程中黃鐵礦逐漸被氧化。它的氧化一般分為：初始反應(yīng)—近中性介質(zhì)反應(yīng)—酸性介質(zhì)條件下的反應(yīng)三個(gè)階段，隨著地質(zhì)條件的不同，最終黃鐵礦發(fā)生氧化反應(yīng)的速度和產(chǎn)物也不同，在酸性介質(zhì)條件下，黃鐵礦發(fā)生最為顯著的氧化反應(yīng)和過程，也正是該過程，導(dǎo)致水體不斷酸化，造成工程建筑的嚴(yán)重破壞。
 
但它的危害不僅僅是對工程產(chǎn)生酸性腐蝕這么簡單，更重要的是被氧化后生成的硫酸根離子與地質(zhì)體中鈣離子等結(jié)合, 形成石膏時(shí), 黃鐵礦的硫轉(zhuǎn)化成等摩爾數(shù)的石膏, 其礦物體積將會膨脹 5倍以上, 這非均勻性膨脹誘發(fā)巖石或混凝土的結(jié)構(gòu)破壞, 從而導(dǎo)致工程建筑損壞，嚴(yán)重影響了人類生命財(cái)產(chǎn)的安全，特別是在賦存環(huán)境發(fā)生明顯變化的情況下，氧化和腐蝕速度成倍增加，對工程的破壞程度也更加嚴(yán)重。
 
除了在鐵路路基上可能會引起上拱變形的問題外，黃鐵礦引發(fā)的其他工程地質(zhì)問題還有很多，它在自然界的廣泛分布決定了它的危害性，外加人類工程活動的不斷改造，加大誘發(fā)黃鐵礦風(fēng)化的概率，造成地面凸起導(dǎo)致的房屋、廠房破壞以及潰壩、涵洞壁頂凸起、邊坡崩塌、礦山安全和滑坡等問題，因此必須引起高度重視。
 
高鐵路基施工質(zhì)量控制
如果黃鐵礦等物質(zhì)引起路基上拱變形的情況比較嚴(yán)重的話，很有可能會影響到列車的行駛安全。因此，應(yīng)結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對在建高鐵路基進(jìn)行嚴(yán)格的檢測，從根本上對高鐵路基的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格地把控。
 
1、路基填料的把控
鐵路路基的結(jié)構(gòu)主要是由土和石材料所組成的，因此路基的質(zhì)量合格與否，填料是很重要的。在鐵路施工建設(shè)過程中，尤其是在進(jìn)行填料選取階段，尤其是土、石，要進(jìn)行嚴(yán)格的化學(xué)分析，通過科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，選擇高質(zhì)量的原材料，才能有效地提高整體的建設(shè)質(zhì)量。一方面，在建設(shè)原材料選擇過程中，相關(guān)的技術(shù)人員必須要進(jìn)行實(shí)地考察工作。需要對鐵路施工現(xiàn)場的地貌、含水量進(jìn)行全面地了解，才能選取合適的料場進(jìn)行施工建設(shè)。另一方面，在確定施工原材料取料場地之后，相關(guān)的技術(shù)人員必須要做好抽樣試驗(yàn)工作。只有達(dá)到建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的原材料，才可以投入使用，選擇優(yōu)質(zhì)的建設(shè)材料，為鐵路路基施工打下堅(jiān)定的基礎(chǔ)。
 
2、防水把控
在實(shí)際的建設(shè)過程中，若高鐵路基沒有做好排水系統(tǒng)，那么將會對路基的使用性能造成一定的影響，會破壞路基的強(qiáng)度。如果含水量高，而且存在膨脹性物質(zhì)的話，就會發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生路基病害。只有做好排水工作，基床頂部的水才不會流入到鐵路路基之內(nèi)，滲入基床以下，才能夠保障路基中的填料及其他膨脹性物質(zhì)不受任何因素的影響。
 
鐵路路基質(zhì)量檢測的重要性
一個(gè)好的路基對建設(shè)高速鐵路有非常大的促進(jìn)作用，鐵路建設(shè)的質(zhì)量與完成進(jìn)度很大程度上取決于路基，同時(shí)一個(gè)穩(wěn)固的路基能夠更好地保障乘客的出行安全。路基的檢測結(jié)果很大程度上能反映高速鐵路建成后的質(zhì)量。
 
因此對于路基的檢測我們必須給予高度重視，更要加強(qiáng)黃鐵礦及硫酸鹽等膨脹性物質(zhì)含量的檢測，大力發(fā)展我們的檢測技術(shù)，創(chuàng)新我們的檢測方法，結(jié)合生物化學(xué)處理方法，通過先進(jìn)的生物化學(xué)手段改變黃鐵礦的賦存環(huán)境，減弱乃至阻止黃鐵礦的氧化反應(yīng)。
 
中鋼國檢作為一家專業(yè)的第三方檢測機(jī)構(gòu)，可以為鐵路建設(shè)工程中的建設(shè)方、監(jiān)理方、施工方提供科學(xué)、公正、準(zhǔn)確、高效的第三方檢測服務(wù)。我們參與國家多項(xiàng)鐵路工程項(xiàng)目的檢測，得到鐵路工程建設(shè)行業(yè)的高度認(rèn)可。我們具有檢測路基填料的能力，可以開展路基填料硫酸鹽含量及黃鐵礦含量等膨脹性物質(zhì)的檢測工作，為鐵路工程建設(shè)以及其他地質(zhì)工程建設(shè)提供安全保障。