铁路路基硫酸盐及黄铁矿等膨胀性物质检测

我们中国在世界范围内享有“基建狂魔”的美誉，不单单是在桥梁和房建等项目上拥有巨大的优势和成就，中国的高铁建设更是当之无愧的世界第一。随着中国经济社会发展的需要，越来越多的、更高时速的高铁逐步投入建设。为了保证列车的运行安全，高铁在建过程中对路基的质量要求非常严格。
 
路基的质量是保证铁路建成后安全高效运营的关键。但在高铁路基中常见的病害有很多，如滑坡、崩坍落石、基床下沉外挤、冻害、排水不良、上拱变形等。
 
膨胀性物质对路基的危害
路基病害发生的原因归纳起来主要有两个方面，就是岩土的性质和排水的问题。如果高铁路基表面有水，地下水位地质环境，路基排水系统、路基填筑等不达标，就会严重影响路基的稳定性，造成路基病害。岩土性质导致的问题也不少，
 
如果填料中含有较多性质不稳定的物质，那么一定的环境下性质就会发生改变，出现一些类似上拱变形的病害。
 
上拱变形是由于路基填料中含有大量膨胀性物质，这些膨胀性物质遇水会引起大体积的剧烈膨胀。有的则是因为在温湿度、盐分合适条件下，发生反应生成钙矾石、硅灰石膏等膨胀性晶体引起的路基膨胀，导致整个路基出现上拱的问题。
 
而且路基在温度含水量变化时，由于盐分会吸收水分结晶析出，造成土壤之间孔隙过大，土壤体积膨胀导致路基路面上拱问题非常多。在夏季，由于温度上升，盐离子结晶速度减缓，因此，夏季高速铁路的路基较为稳定。在冬季，由于气温偏低，更适合硫酸根盐离子结晶析出，因此，路基上拱状况非常的明显。
 
高速铁路运行速度快，对线路的平顺性要求非常高，所以对路基填料的质量要求也很严格。如果选取性质比较稳定的填料，严格控制填料的质量，从根本上解决或减少这些导致路基病害出现的因素，那么就能减少路基病害的发生。因此，加强在建高铁路基填料中物质的检测至关重要。
 
为什么膨胀性物质会影响路基
路基中常见的膨胀性物质就是硫酸盐及黄铁矿，黄铁矿是自然界分布极其广泛的金属硫化物矿物，几乎所有类型的岩石都或多或少都有它的存在。它不仅是重要的找矿标志，也是沉积环境判识的良好标志，还是典型还原性沉积环境的代表矿物。随着人类的相关工程活动，包括矿产资源的开采利用，涵洞管线的修筑、铁路公路等交通网络的发展，水利水电设施和城市修建等，都遭受到了黄铁矿风化所导致的地质工程问题。
 
黄铁矿的风化过程主要表现为黄铁矿-水-氧体系的相互作用，在这一相互作用过程中黄铁矿逐渐被氧化。它的氧化一般分为：初始反应—近中性介质反应—酸性介质条件下的反应三个阶段，随着地质条件的不同，最终黄铁矿发生氧化反应的速度和产物也不同，在酸性介质条件下，黄铁矿发生最为显著的氧化反应和过程，也正是该过程，导致水体不断酸化，造成工程建筑的严重破坏。
 
但它的危害不仅仅是对工程产生酸性腐蚀这么简单，更重要的是被氧化后生成的硫酸根离子与地质体中钙离子等结合, 形成石膏时, 黄铁矿的硫转化成等摩尔数的石膏, 其矿物体积将会膨胀 5倍以上, 这非均匀性膨胀诱发岩石或混凝土的结构破坏, 从而导致工程建筑损坏，严重影响了人类生命财产的安全，特别是在赋存环境发生明显变化的情况下，氧化和腐蚀速度成倍增加，对工程的破坏程度也更加严重。
 
除了在铁路路基上可能会引起上拱变形的问题外，黄铁矿引发的其他工程地质问题还有很多，它在自然界的广泛分布决定了它的危害性，外加人类工程活动的不断改造，加大诱发黄铁矿风化的概率，造成地面凸起导致的房屋、厂房破坏以及溃坝、涵洞壁顶凸起、边坡崩塌、矿山安全和滑坡等问题，因此必须引起高度重视。
 
高铁路基施工质量控制
如果黄铁矿等物质引起路基上拱变形的情况比较严重的话，很有可能会影响到列车的行驶安全。因此，应结合相关标准，对在建高铁路基进行严格的检测，从根本上对高铁路基的质量进行严格地把控。
 
1、路基填料的把控
铁路路基的结构主要是由土和石材料所组成的，因此路基的质量合格与否，填料是很重要的。在铁路施工建设过程中，尤其是在进行填料选取阶段，尤其是土、石，要进行严格的化学分析，通过科学的数据分析，选择高质量的原材料，才能有效地提高整体的建设质量。一方面，在建设原材料选择过程中，相关的技术人员必须要进行实地考察工作。需要对铁路施工现场的地貌、含水量进行全面地了解，才能选取合适的料场进行施工建设。另一方面，在确定施工原材料取料场地之后，相关的技术人员必须要做好抽样试验工作。只有达到建设标准的原材料，才可以投入使用，选择优质的建设材料，为铁路路基施工打下坚定的基础。
 
2、防水把控
在实际的建设过程中，若高铁路基没有做好排水系统，那么将会对路基的使用性能造成一定的影响，会破坏路基的强度。如果含水量高，而且存在膨胀性物质的话，就会发生反应，产生路基病害。只有做好排水工作，基床顶部的水才不会流入到铁路路基之内，渗入基床以下，才能够保障路基中的填料及其他膨胀性物质不受任何因素的影响。
 
铁路路基质量检测的重要性
一个好的路基对建设高速铁路有非常大的促进作用，铁路建设的质量与完成进度很大程度上取决于路基，同时一个稳固的路基能够更好地保障乘客的出行安全。路基的检测结果很大程度上能反映高速铁路建成后的质量。
 
因此对于路基的检测我们必须给予高度重视，更要加强黄铁矿及硫酸盐等膨胀性物质含量的检测，大力发展我们的检测技术，创新我们的检测方法，结合生物化学处理方法，通过先进的生物化学手段改变黄铁矿的赋存环境，减弱乃至阻止黄铁矿的氧化反应。
 
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