鐵路路基硫酸鹽及黃鐵礦等膨脹性物質檢測

我們中國在世界范圍內享有“基建狂魔”的美譽，不單單是在橋梁和房建等項目上擁有巨大的優(yōu)勢和成就，中國的高鐵建設更是當之無愧的世界第一。隨著中國經濟社會發(fā)展的需要，越來越多的、更高時速的高鐵逐步投入建設。為了保證列車的運行安全，高鐵在建過程中對路基的質量要求非常嚴格。
 
路基的質量是保證鐵路建成后安全高效運營的關鍵。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方面，就是巖土的性質和排水的問題。如果高鐵路基表面有水，地下水位地質環(huán)境，路基排水系統(tǒng)、路基填筑等不達標，就會嚴重影響路基的穩(wěn)定性，造成路基病害。巖土性質導致的問題也不少，
 
如果填料中含有較多性質不穩(wěn)定的物質，那么一定的環(huán)境下性質就會發(fā)生改變，出現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，這些膨脹性物質遇水會引起大體積的劇烈膨脹。有的則是因為在溫濕度、鹽分合適條件下，發(fā)生反應生成鈣礬石、硅灰石膏等膨脹性晶體引起的路基膨脹，導致整個路基出現上拱的問題。
 
而且路基在溫度含水量變化時，由于鹽分會吸收水分結晶析出，造成土壤之間孔隙過大，土壤體積膨脹導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晶析出，因此，路基上拱狀況非常的明顯。
 
高速鐵路運行速度快，對線路的平順性要求非常高，所以對路基填料的質量要求也很嚴格。如果選取性質比較穩(wěn)定的填料，嚴格控制填料的質量，從根本上解決或減少這些導致路基病害出現的因素，那么就能減少路基病害的發(fā)生。因此，加強在建高鐵路基填料中物質的檢測至關重要。
 
為什么膨脹性物質會影響路基
路基中常見的膨脹性物質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志，也是沉積環(huán)境判識的良好標志，還是典型還原性沉積環(huán)境的代表礦物。隨著人類的相關工程活動，包括礦產資源的開采利用，涵洞管線的修筑、鐵路公路等交通網絡的發(fā)展，水利水電設施和城市修建等，都遭受到了黃鐵礦風化所導致的地質工程問題。
 
黃鐵礦的風化過程主要表現為黃鐵礦-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—近中性介質反應—酸性介質條件下的反應三個階段，隨著地質條件的不同，最終黃鐵礦發(fā)生氧化反應的速度和產物也不同，在酸性介質條件下，黃鐵礦發(fā)生最為顯著的氧化反應和過程，也正是該過程，導致水體不斷酸化，造成工程建筑的嚴重破壞。
 
但它的危害不僅僅是對工程產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體中鈣離子等結合, 形成石膏時, 黃鐵礦的硫轉化成等摩爾數的石膏, 其礦物體積將會膨脹 5倍以上, 這非均勻性膨脹誘發(fā)巖石或混凝土的結構破壞, 從而導致工程建筑損壞，嚴重影響了人類生命財產的安全，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)黃鐵礦風化的概率，造成地面凸起導致的房屋、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。
 
高鐵路基施工質量控制
如果黃鐵礦等物質引起路基上拱變形的情況比較嚴重的話，很有可能會影響到列車的行駛安全。因此，應結合相關標準，對在建高鐵路基進行嚴格的檢測，從根本上對高鐵路基的質量進行嚴格地把控。
 
1、路基填料的把控
鐵路路基的結構主要是由土和石材料所組成的，因此路基的質量合格與否，填料是很重要的。在鐵路施工建設過程中，尤其是在進行填料選取階段，尤其是土、石，要進行嚴格的化學分析，通過科學的數據分析，選擇高質量的原材料，才能有效地提高整體的建設質量。一方面，在建設原材料選擇過程中，相關的技術人員必須要進行實地考察工作。需要對鐵路施工現場的地貌、含水量進行全面地了解，才能選取合適的料場進行施工建設。另一方面，在確定施工原材料取料場地之后，相關的技術人員必須要做好抽樣試驗工作。只有達到建設標準的原材料，才可以投入使用，選擇優(yōu)質的建設材料，為鐵路路基施工打下堅定的基礎。
 
2、防水把控
在實際的建設過程中，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，會破壞路基的強度。如果含水量高，而且存在膨脹性物質的話，就會發(fā)生反應，產生路基病害。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，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不受任何因素的影響。
 
鐵路路基質量檢測的重要性
一個好的路基對建設高速鐵路有非常大的促進作用，鐵路建設的質量與完成進度很大程度上取決于路基，同時一個穩(wěn)固的路基能夠更好地保障乘客的出行安全。路基的檢測結果很大程度上能反映高速鐵路建成后的質量。
 
因此對于路基的檢測我們必須給予高度重視，更要加強黃鐵礦及硫酸鹽等膨脹性物質含量的檢測，大力發(fā)展我們的檢測技術，創(chuàng)新我們的檢測方法，結合生物化學處理方法，通過先進的生物化學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。
 
中鋼國檢作為一家專業(yè)的第三方檢測機構，可以為鐵路建設工程中的建設方、監(jiān)理方、施工方提供科學、公正、準確、高效的第三方檢測服務。我們參與國家多項鐵路工程項目的檢測，得到鐵路工程建設行業(yè)的高度認可。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的檢測工作，為鐵路工程建設以及其他地質工程建設提供安全保障。