盐渍土环境山岭隧道衬砌混凝土抗侵蚀提升技术对比研究

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0214

硅酸盐通报 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (9): 3083-3091.DOI: 10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0214

盐渍土环境山岭隧道衬砌混凝土抗侵蚀提升技术对比研究

万桂军¹^,²(), 郭政³(), 刘昶⁴, 穆松³, 代金鹏⁵, 刘荣欣¹^,², 杨京¹^,², 王旭东¹^,²

^1.中海建筑有限公司，深圳 518000
^2.贵州雷榕高速公路投资管理有限公司，贵州黔东南苗族侗族自治州 556000
^3.江苏苏博特新材料股份有限公司重大基础设施工程材料全国重点实验室，南京 211103
^4.河南高速铁路有限公司，郑州 450003
^5.兰州交通大学土木工程学院，兰州 730070

收稿日期:2026-03-10 修订日期:2026-04-28 出版日期:2026-09-15 发布日期:2026-10-09
通信作者: 郭政，工程师。E-mail：guozheng@cnjsjk.cn
作者简介:万桂军（1984—），男，高级工程师。主要从事公路工程施工技术研究。E-mail：gjwan@cohl.com
基金资助:
中海建筑有限公司科研项目(GZ-KL-005/DSC/X069)

Comparative Study on Anti-Erosion Enhancement Technologies of Lining Concrete for Mountain Tunnels in Saline Soil Environment

WAN Guijun¹^,²(), GUO Zheng³(), LIU Chang⁴, MU Song³, DAI Jinpeng⁵, LIU Rongxin¹^,², YANG Jing¹^,², WANG Xudong¹^,²

^1.China Overseas Construction Limited，Shenzhen 518000，China
^2.Guizhou Leirong Expressway Investment Management Co. ，Ltd. ，Qiandongnan Miao and Dong Autonomous Prefecture 556000，China
^3.State Key Laboratory of Engineering Materials for Major Infrastructure，Jiangsu-Sobute New Materials Co. ，Ltd. ，Nanjing 211103，China
^4.Henan High Speed Railway Co. ，Ltd. ，Zhengzhou 450003，China
^5.School of Civil Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China

Received:2026-03-10 Revised:2026-04-28 Published:2026-09-15 Online:2026-10-09

摘要/Abstract

摘要：

在西部盐渍土环境隧道工程建设中，衬砌混凝土服役环境与施工工况复杂，隧道工程施工安全性与耐久性面临严峻的挑战。为探明抗侵蚀提升技术的适用场景，本文综合评价了典型抗侵蚀防腐剂和抗侵蚀抑制剂对隧道衬砌混凝土空气渗透系数、碳化深度、水压渗透深度、吸水率及快速氯离子迁移系数与电通量的影响。研究结果表明：抗侵蚀防腐剂可细化混凝土毛细孔结构，显著降低混凝土水压渗透深度和空气渗透系数，同时提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能；抗侵蚀抑制剂可降低混凝土亲水性，显著降低混凝土的0.5 h吸水率（降幅约57%），同时显著提升干湿循环、半浸泡条件下混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。对比上述两种抗侵蚀提升技术，抗侵蚀防腐剂在提升混凝土致密性方面优于抗侵蚀抑制剂，适合于有外部水压力、气体压力或电场作用下混凝土抗介质渗透性能提升；抗侵蚀抑制剂在降低混凝土亲水性方面优于抗侵蚀防腐剂，适合于干湿交替或半浸泡等毛细吸附作用下混凝土抗离子侵蚀性能提升；针对盐渍土环境山岭隧道衬砌的不同服役工况与性能要求，建议采用相对应的混凝土抗侵蚀提升技术。

关键词: 隧道工程, 衬砌混凝土, 耐久性, 抗侵蚀防腐剂, 抗侵蚀抑制剂, 提升技术

Abstract:

In the construction of tunnel engineering in saline soil environments of western China， the service conditions and construction practices for lining concrete are complex， posing significant challenges to both construction safety and durability. To identify the applicable scenarios of anti-erosion enhancement technologies， this study comprehensively evaluated the effects of environmental corrosion-resistance admixture and erosion inhibitor on the air permeability coefficient， carbonation depth， water penetration depth， water absorption， rapid chloride migration coefficient， and electric flux of tunnel lining concrete. The results show that the environmental corrosion-resistance admixture refines the capillary pore structure of concrete， significantly reduces the water penetration depth and air permeability coefficient， and improves sulfate corrosion resistance. The erosion inhibitor reduces the hydrophilicity of concrete， markedly decreasing the 0.5 h water absorption rate （by approximately 57%）， while significantly enhancing sulfate erosion resistance under dry-wet cycling and semi-immersion conditions. Comparing the two anti-erosion enhancement technologies， the environmental corrosion-resistance admixture is superior in improving concrete compactness， making it suitable for enhancing resistance to medium permeation under external water pressure， gas pressure， or an electric field. The erosion inhibitor is superior in improving concrete hydrophobicity， making it suitable for enhancing resistance to ion erosion under capillary adsorption conditions such as dry-wet cycling or semi-immersion. Considering the different service conditions and performance requirements of mountain tunnel linings in saline soil environments， it is recommended to adopt corresponding concrete anti-erosion enhancement technologies.

Key words: tunnel engineering, lining concrete, durability, environmental corrosion-resistance admixture, erosion inhibitor, enhancement technology

中图分类号:

TU528

万桂军, 郭政, 刘昶, 穆松, 代金鹏, 刘荣欣, 杨京, 王旭东. 盐渍土环境山岭隧道衬砌混凝土抗侵蚀提升技术对比研究[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(9): 3083-3091.

WAN Guijun, GUO Zheng, LIU Chang, MU Song, DAI Jinpeng, LIU Rongxin, YANG Jing, WANG Xudong. Comparative Study on Anti-Erosion Enhancement Technologies of Lining Concrete for Mountain Tunnels in Saline Soil Environment[J]. BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY, 2026, 45(9): 3083-3091.

图/表 12

表1 胶凝材料的主要氧化物组成

Table 1 Main oxide composition of cementitious materials

Material	Mass fraction/%
Material	Al₂O₃	CaO	SiO₂	Fe₂O₃	MgO	SO₃	K₂O	Na₂O	TiO₂	LOI
Cement	6.587	58.323	19.743	3.872	1.752	3.447	0.845	0.241	0.298	3.660
Slag	15.938	39.012	28.814	0.495	10.211	2.180	0.397	0.401	0.603	1.280
Fly ash	33.116	6.986	45.123	7.980	0.984	1.378	1.114	0.382	1.415	0.570

图1 外加剂基本信息

Fig.1 Basic information of additives

表2 铁路和公路工程耐久性设计标准对隧道衬砌混凝土的设计要求（设计使用寿命100年）

Table 2 Design requirements for tunnel lining concrete in railway and highway engineering durability design standards （design service life of 100 a）

Class	TB 10005—2010			JTG/T 3310—2019
Class	Intensity	Grade	Durability index	Intensity	Grade	Durability index
Chloride	L3	C50	D_{RCM，56 d}≤3×10^-12m²/s Passed electric charge （56 d）<1 000 C	Ⅳ-E	C50	D_{RCM，28 d}<4×10^-12m²/s Passed electric charge （56 d）<800 C
Chemical	H4	C50	—	Ⅵ-F	C50	—
Salt crystallization	Y4	C50	≥KS150	Ⅴ-F	C50	≥KS150

表3 混凝土配合比

Table 3 Mix proportion of concrete

Sample	Mix proportion/（kg·m^-3）
Sample	Cement	Fly ash	Slag	RMA	Sand	Gravel	Water	TIA	Polycarboxylate
JZC	315	90	45	—	721	1 082	157	—	5.4
TIAC	315	90	45	—	721	1 082	137	20	5.4
RMAC	315	45	45	45	721	1 082	157	—	5.4

图2 不同提升技术下混凝土标准养护抗压强度

Fig.2 Compressive strength of concrete under different enhancement technologies after standard curing

表4 不同提升技术下混凝土的加速碳化深度

Table 4 Accelerated carbonation depth of concrete under different enhancement technologies

Sample No.	Accelerated carbonation depth/mm
Sample No.	3 d	7 d	14 d	28 d
JZC	0	0.6	2.8	5.1
TIAC	0	0.5	2.6	4.3
RMAC	0	0.5	2.3	3.8

表5 不同提升技术下混凝土的透气系数

Table 5 Air permeability coefficient of concrete under different enhancement technologies

Sample No.	Air permeability coefficient/（cm·s^-1）	Technical requirement of TB 10424—2018
JZC	1.17×10^-11	≤1.0×10^-11 cm/s
TIAC	9.8×10^-12
RMAC	3.5×10^-12

图3 1.2 MPa水压作用24 h后混凝土的渗水高度

Fig.3 Penetration height of concrete at 1.2 MPa water pressure after 24 h

图4 混凝土吸水率与时间的关系曲线

Fig.4 Curves of concrete water absorption rate as a function of time

图5 不同提升技术下混凝土抗氯离子渗透性能

Fig.5 Chloride penetration resistance of concrete under different enhancement technologies

图6 不同提升技术下混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

Fig.6 Performance of concrete resistance to sulfate attack under different enhancement technologies

图7 孔结构特征与硫酸盐侵蚀腐蚀产物分析

Fig.7 Analysis of pore structure characteristics and sulfate attack corrosion products

参考文献 21

[1]	金之钧，龙胜祥，周雁，等. 中国南方膏盐岩分布特征［J］. 石油与天然气地质， 2006（5）： 571-583+593.
	JIN Z J， LONG S X， ZHOU Y， et al. A study on the distribution of saline-deposit in southern China［J］. Oil and Gas Geology， 2006（5）： 571-583+593 （in Chinese）.
[2]	LEI M F， PENG L M， SHI C H， et al. Experimental study on the damage mechanism of tunnel structure suffering from sulfate attack［J］. Tunnelling and Underground Space Technology， 2013， 36： 5-13. DOI URL
[3]	LIU Z Q， ZHANG F Y， DENG D H， et al. Physical sulfate attack on concrete lining： a field case analysis［J］. Case Studies in Construction Materials， 2017， 6： 206-212. DOI URL
[4]	王海洋，赵树磊，陈　祥，等. 我国隧道瓦斯事故统计及影响因素分析［J］. 中国安全科学学报， 2021， 31（4）： 34-40. DOI
	WANG H Y， ZHAO S L， CHEN X， et al. Statistics and influencing factors analysis of tunnel gas accidents in China［J］. China Safety Science Journal， 2021， 31（4）： 34-40 （in Chinese）. DOI
[5]	马伟斌. 铁路山岭隧道钻爆法关键技术发展及展望［J］. 铁道学报， 2022， 44（3）： 64-85.
	MA W B. Development and prospect of key technology of drilling and blasting for railway mountain tunnels［J］. Journal of the China Railway Society， 2022， 44（3）： 64-85 （in Chinese）.
[6]	晏长根，欧运起，李富春，等. 钻爆法公路隧道防排水技术发展综述［J］. 公路交通科技， 2024， 41（6）： 156-164. DOI
	YAN C G， OU Y Q， LI F C， et al. Development review on waterproof and drainage technology for drill-and-blast highway tunnel［J］. Journal of Highway and Transportation Research and Development， 2024， 41（6）： 156-164 （in Chinese）.
[7]	李　雷，唐新军，朱鹏飞，等. 高抗硫酸盐水泥混凝土抗硫酸盐、镁盐双重侵蚀性能初探［J］. 水利与建筑工程学报， 2016， 14（3）： 197-199+231.
	LI L， TANG X J， ZHU P F， et al. The performance of sulfate and magnesium resistance of high sulfate resistance concrete［J］. Journal of Water Resources and Architectural Engineering， 2016， 14（3）： 197-199+231 （in Chinese）.
[8]	张　普，齐冬有，王小可，等. 海水干湿循环作用下铁铝酸盐水泥混凝土的力学性能和微观性能研究［J］. 硅酸盐通报， 2025， 44（7）： 2429-2436.
	ZHANG P， QI D Y， WANG X K， et al. Mechanical and microscopic properties of ferroaluminate cement concrete under action of seawater dry-wet cycle［J］. Bulletin of the Chinese Ceramic Society， 2025， 44（7）： 2429-2436 （in Chinese）. DOI
[9]	穆　松，郭　政，刘光严，等. 高浓度硫酸盐环境下桥梁桩基混凝土防腐技术［J］. 硅酸盐通报， 2021， 40（4）： 1213-1219.
	MU S， GUO Z， LIU G Y， et al. Anti-corrosion techniques of bridge pile foundation concrete in high-concentration sulfate environment［J］. Bulletin of the Chinese Ceramic Society， 2021， 40（4）： 1213-1219 （in Chinese）.
[10]	AYAZ M， SULEIMAN G S A， ALTAF M， et al. Polymer and eco-friendly inhibitors for corrosion protection of reinforced concrete： a comprehensive review［J］. Journal of Building Engineering， 2026， 119： 115119. DOI URL
[11]	白国强，李晓文，卢　霄，等. 混凝土气密剂的制备与应用性能及其微观结构分析［J］. 新型建筑材料， 2018， 45（9）： 102-107.
	BAI G Q， LI X W， LU X， et al. The preparation and properties of airtight agent for concrete and its microstructure analysis［J］. New Building Materials， 2018， 45（9）： 102-107 （in Chinese）.
[12]	张进飞，马　麒，穆　松，等. 疏水性侵蚀抑制剂对水泥水化影响及作用机理分析［J］. 硅酸盐通报， 2024， 43（8）： 2768-2777.
	ZHANG J F， MA Q， MU S， et al. Effect and mechanism analysis of carboxylic acid type hydrophobic agent on cement hydration［J］. Bulletin of the Chinese Ceramic Society， 2024， 43（8）： 2768-2777 （in Chinese）.
[13]	CAI J S， LIU J P， SHI L， et al. The influence of a newly organic inhibitor on corrosion resistance of reinforcing steel and concrete［C］// London： 37th Cement and Concrete Science Conference， 2017： 175-178.
[14]	ZHANG Y D， TANG Z P， LIU X Y， et al. Study on the resistance of concrete to high-concentration sulfate attack： a case study in jinyan bridge［J］. Materials， 2024， 17（14）： 3388. DOI URL
[15]	王明年，钟新樵，张开鑫，等. 瓦斯隧道运营通风技术研究［J］. 铁道学报， 1999， 21（2）： 67-71.
	WANG M N， ZHONG X Q， ZHANG K X， et al. Study on operation ventilation technology in gas tunnel［J］. Journal of the China Railway Society， 1999， 21（2）： 67-71 （in Chinese）.
[16]	JIANG X， MU S， GUO Z， et al. Effect of temperature on the physical salt attack of cement mortars under repeated partial immersion in sodium sulfate solution［J］. Materials， 2022， 15（18）： 6234. DOI URL
[17]	范传斌，邹　威，许晴爽. 两种离子侵蚀抑制剂对水泥水化过程及产物的影响［J］. 混凝土， 2022（5）： 93-97.
	FAN C B， ZOU W， XU Q S. Effects of two type erosion inhibitors on cement hydration and products［J］. Concrete， 2022（5）： 93-97 （in Chinese）.
[18]	颜　赫，周　莹，张黎明，等. 隧道衬砌混凝土抗溶蚀性能提升技术对比［J］. 混凝土， 2022（4）： 154-156+162.
	YAN H， ZHOU Y， ZHANG L M， et al. Technical comparison of improving the anti-corrosion performance of tunnel lining concrete［J］. Concrete， 2022（4）： 154-156+162 （in Chinese）.
[19]	SONG H W， KWON S J. Permeability characteristics of carbonated concrete considering capillary pore structure［J］. Cement and Concrete Research， 2007， 37（6）： 909-915. DOI URL
[20]	丁庆军，叶　强，刘　凯，等. 干湿循环条件下MgSO₄侵蚀对水泥-矿渣胶凝浆体微结构的影响［J］. 武汉理工大学学报， 2019， 41（7）： 34-42.
	DING Q J， YE Q， LIU K， et al. Effect of MgSO₄ attack on the microstructure of cement-slag cementitious pastes under dry-wet cycle［J］. Journal of Wuhan University of Technology， 2019， 41（7）： 34-42 （in Chinese）.
[21]	LV L N， HE Y J， HE M Q， et al. ²⁷Al MAS NMR studies on location of aluminum in substituted calcium silicate hydrate［J］. Journal of the Chinese Ceramic Society， 2017， 45（8）： 1096-1100.

盐渍土环境山岭隧道衬砌混凝土抗侵蚀提升技术对比研究

Comparative Study on Anti-Erosion Enhancement Technologies of Lining Concrete for Mountain Tunnels in Saline Soil Environment

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[1]	李凯, 高长天, 史才军. 冻融循环时多场耦合下混凝土中氯离子传输的数值模拟研究[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(9): 3043-3054.
[2]	陈潇, 马希凯, 江瑞, 舒扬, 黄敏, 黄诗杰. 采石场副产物对水泥稳定铁尾矿砂路面基层材料性能的影响[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(9): 3330-3340.
[3]	董勇刚, 贾红军, 潘雅婷, 马希凯, 江辉, 周强, 陈潇. 铁尾矿砂稳定用复合固化剂的设计与应用[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(9): 3317-3329.
[4]	李红轩, 王亚丽, 裴天蕊, 汪智勇, 齐冬有. 铁相含量对铁铝酸盐水泥抗侵蚀性能的影响机理研究[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(8): 2600-2611.
[5]	张翔, 王玉凤, 雷真. 内掺硬脂酸钙乳液对混凝土性能的影响及作用机制[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(8): 2650-2663.
[6]	雷正辉, 赵成军, 李永骝, 闫虹伏, 冯天佑, 陶仁成, 季秋玲, 高梓聪, 马玉玮. 盾构渣土的现场处置技术及制备壁后注浆材料的研究进展[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(8): 2724-2736.
[7]	马越, 张博, 吴守军, 刘彦钰, 刘彪, 贺维. 盐冻-干湿循环下钢纤维混凝土耐久性研究[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(7): 2250-2259.
[8]	刘鑫, 李明阳, 张细和, 蓝少丁, 高旭. 赤泥与再生微粉协同调控磷石膏-矿渣基全固废胶凝材料的耐久性能与微观结构研究[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(7): 2478-2490.
[9]	李有, 王雪琪, 赵玉霞, 郑木莲, 黄洁, 卢川, 李宜锋. 骨架密实型水泥稳定碎石-钢渣混合料收缩补偿机理与性能研究[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(5): 1823-1837.
[10]	王解放, 许德金, 李胜, 任万里, 陈佩圆. 纤维素醚对衬砌混凝土力学与工作性能的影响[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(4): 1175-1183.
[11]	孔昕, 吴佳明, 宋本腾, 王振兴, 叶正茂. 陶砂轻质砂浆的组分配合比优化及性能研究[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(2): 413-425.
[12]	王文胜, 吕海龙, 马江涛, 刘琦, 聂晓东. 珊瑚混凝土基础力学性能及工程应用研究现状[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(1): 1-20.
[13]	李相国, 史湘琴, 安万东, 龚志雄, 张呈山, 吕阳. 铁相调控对高贝利特铁铝酸盐水泥性能的影响[J]. 硅酸盐通报, 2025, 44(9): 3127-3136.
[14]	虞爱平, 程梓宸, 李正康, 李秀鑫, 刘咏琪, 陈宣东. 海水流动性对氯离子在混凝土中扩散性能的影响[J]. 硅酸盐通报, 2025, 44(9): 3238-3245.
[15]	彭宇一, 朱铁梅, 韩国旗, 吕梦樊, 张昕雨, 王岩. 氯盐和杂散电流耦合作用下混凝土阻抗性能研究[J]. 硅酸盐通报, 2025, 44(7): 2495-2502.