在建隧道排水系统结晶堵塞试验

为了探究在建公路隧道排水系统结晶堵塞机理,分析隧道排水系统结晶堵塞的发展过程,自主研制了可模拟隧道初支混凝土、地下水渗流过程、隧道排水系统的试验装置系统.通过该系统模拟了富水隧道排水系统渗流结晶过程;通过检测隧道排水管排出溶液的pH值、总碱度、Ca2+浓度以及排水管内的结晶量等,研究了速凝剂掺量、地下水水质对生成结晶体的影响.结果 表明:结晶体的主要成分为CaCO3,结晶体中的钙元素主要来源于水泥;地下水的渗流过程会致使混凝土中的Ca2+析出,最终流出排水管或以CaCO3结晶体形式沉积在排水管内;排水管流出溶液的pH值和总碱度变化曲线基本呈现先快速下降,后缓慢下降趋于稳定的趋势,结晶体生成的溶液环境pH值和碱性较高.对于一般水质:4种速凝剂掺量条件下排水管流出溶液pH值变化范围在11.4～12.6之间,初始总碱度最高达12 650 CaCO3 mg· L-1,稳定后溶液碱度均大于500 CaCO3 mg· L-1;对于碳酸氢钠型水质:4种速凝剂掺量条件下pH变化幅度在9.62～12.25之间;初始总碱度最高达1 252 CaCO3mg·L-1,稳定后溶液总碱度均大于550 CaCO3mg·L-1;0％和6％速凝剂掺量下结晶体生成量明显大于10％和20％掺量,10％掺量下结晶体生成量最小;碳酸氢钠型水质条件下,水泥水化产物Ca(OH)2会直接和HCO3-发生化学反应,生成CaCO3结晶体,较一般水质结晶体的生成速率更快,生成量更多.