壩址區環境水對混凝土和鋼結構侵蝕性影響分析

王俊平

(新疆伊犁州水利電力勘測設計研究院，新疆 伊犁 835000)

1 概 述

水工建筑物大多由鋼筋混凝土組成,在水利工程運行中,其強度和耐久性都會有所降低或者受到破壞，而造成破壞的因素除了外力作用,還與長期受到各種自然破壞作用有關。自然破壞作用一般可分為物理作用、化學作用及生物作用等[1]。其中，化學作用較為凸顯，包括酸、堿、鹽等物質的水溶液及氣體對材料產生的侵蝕作用。研究表明，若水工建筑物處于具有侵蝕性的靜水或流動水等環境條件下，則其耐久性問題會變得十分突出[2]。近年來，國內外對水工混凝土的侵蝕問題逐漸重視，法國P.Faucon，F.Adenot等[3-5]對混凝土受軟水侵蝕的物理化學機理作了較詳細的論述，取得了較多成果。本文結合新疆YN水庫壩址區環境水的檢測，分析環境水對水工混凝土及鋼結構的侵蝕性的影響，為避免建筑物發生侵蝕破壞，提高水工建筑物耐久性，提供數據支撐。

2 壩址區環境水概況

2.1 環境水補給條件及水化學類型

2.2 環境水特征

影響環境水的腐蝕性因素較多，主要是受氣候、巖土本身礦物成分、補排徑流條件等影響：

1) 氣候是決定地殼淺表元素遷移的重要因素，溶濾水的化學成份反映了氣候的深刻影響，干旱氣候下形成高礦化、以易溶鹽離子為主的地表水和地下水，樞紐區屬干旱區，蒸發濃縮作用強烈，溶濾作用不充分，礦化度較高。

2) 根據新疆礦產分布位置圖，YN河上游右岸南部約32 km處高中山區分布有鐵礦點和硫礦點。

3) 地形對溶濾作用的影響，是通過改變地下水徑流條件而起作用的。壩址區溶濾作用不發育，巖土中易溶鹽類保存較多，水與巖土接觸時間長，因此地下水礦化度及易溶鹽離子含量都較高。

4) 據鉆孔ZK3揭露，地下水流經地表砂礫石層后，地下水水分蒸發，受積鹽作用影響，礦物質包裹于砂礫石表層，天然砂礫石由青灰色、紫紅色、灰白色等變為黃褐色。據平硐CPD5揭露，地下水沿洞內基巖裂隙匯集于洞底，地下水呈黃褐色黏稠狀液體，平硐內所取水樣離子含量均相對較高。另據勘察期間，現場泉水及河水口嘗較咸，水垢嚴重，無法作為生活飲用水。

3 腐蝕性評價

壩址區環境水為河水、孔隙潛水、泉水和基巖裂隙水，針對不同類型、不同時期環境水分別取樣進行水質簡分析(試驗成果匯總見表1)，表1中取樣時間為3和6月份。3月份取河水水樣11組、基巖裂隙水水樣10組、泉水水樣9組；6月份取河水水樣3組、基巖裂隙水水樣6組、泉水水樣3組。

由表1可知：

1) pH值。所取地表水pH值為6.94～7.95，地下水pH值部分為6.41～6.50，其余地下水pH值為6.51～8.26，根據腐蝕性界限指標(6.5≥P>6.0)[6]，可判定地下水對混凝土具弱腐蝕性。

表1 壩址區水質簡分析成果匯總表

續表1

4) Cl-。所取地表水中Cl-含量在104.0～766.8 mg/L之間，根據腐蝕性界限指標(500～500 mg/L)，可以判定地表水對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具中等腐蝕性。所取地下水中Cl-含量在390.3～5 083.4 mg/L之間，根據腐蝕性界限指標(>500 mg/L)，Cl-含量總體偏高，可以判定地下水對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具中等～強腐蝕性。

5) Mg2+。所取地表水和地下水中Mg2+含量在32.3～856.5 mg/L之間，根據腐蝕性界限指標(Mg2+<1 000 mg/L)，可判定其地表水和地下水對混凝士無腐蝕。

6) 侵蝕性CO2。所取地表水和地下水中，均未檢測到侵蝕性CO2，根據腐蝕性界限指標(CO2<15 mg/L)，可判定地表水和地下水對混凝土無腐蝕。

4 結 論

綜合以上判定分析，工程區地表水對混凝土具強腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具中等腐蝕性，對鋼結構具中等腐蝕性；地下水對混凝土具強腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具強腐蝕性，對鋼結構具中等腐蝕性。

建議防滲帷幕灌漿、固結灌漿、趾板基礎、面板、閘井、堰基等混凝土水泥采用抗硫酸鹽或磷鋁酸鹽水泥，或者采用普通硅酸水泥摻適量粉煤灰等方式。同時，對鋼筋及鋼結構須采取防腐措施，能有效抵御環境水侵蝕危害。