长三角地区岩土工程水质简分析过程探讨

田丽霞

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

随着人类经济活动的飞速发展和科学的不断进步，岩土工程的建筑材料都在日趋复杂化和多样化，不管是地上建筑还是地下结构，水文资源问题对人们的整个工程活动都将产生久远的影响。为提高工程质量，消除和减少地下水对岩土工程的危害，对建筑周围的水质进行定性和定量的分析是岩土勘察和设计活动中不可或缺的重要环节。

1 水质分析作用

水质分析根据作用和用途一般有简分析、全分析和专门分析。在工程勘察过程中，一般只需要进行简分析，其目的是一般地了解地下水的物理性质和化学性质，分析常规项目有：温度、pH值、游离态CO2、侵蚀性CO2、Ca2+、Mg2+、NH4+、Na+、K+、HCO3-、Cl-、SO42-、总矿化度等。

2 水样的采集与指标测定

（1）水的腐蚀性（侵蚀性）判定共取2L代表性水样，其中包括250 mL测侵蚀性CO2的水样（可单独现场加2～3 g大理石粉并每天摇动数次）。采样点和采样时间的选择，水体是流动的，其成分具有随机性和周期性，所以要充分了解所取点的水文和地理条件，包括城市居民和工农业生产等人为因素对水样的影响，合理选择样品的采集点、采集时间和采集数量，并做好详细记录。

（2）pH值测定采用酸度计法并易在现场测定。酸度计应提前半小时开启预热。测定水样温度，用配置好的标准缓冲液（20℃时pH值分别4.008，6.865，9.180）对酸度计的温度和电极进行修正，最后应选取与待测样品pH值接近的缓冲溶液进行复核，所选标准缓冲溶液应接近样品溶液的pH值。用水反复冲洗电极后，需用待测水样冲洗至少3遍电极，最后放入待测溶液，轻摇样品，待读数稳定记录数值，一般3～5 min读数，以免水样长期暴露于空气中发生化学反应，影响pH值。测试完毕应充分冲洗电极，擦干后电极应保存于饱和KCl溶液中。

（3）游离态CO2选用中合法滴定。选用配置的标准溶液Na2CO3溶液或者NaOH溶液滴定，因CO2极易溢出，在取样时要非常仔细，沿瓶璧流下，若滴定时溶液出现浑浊，应滴加5 mL20%的酒石酸钾钠掩蔽某些金属离子。

（4）侵蚀性CO2的测定。取待测水样装满带塞的锥形瓶中并加入大理石粉2～3 g，每天摇动数次，放置2昼夜，或者直接吸取现场加好大理石粉的待测水样，测定其中的HCO3-含量，其中比原水样中增加的HCO3-含量部分即为侵蚀性CO2。

（5）Ca2+、Mg2+的测定，钙盐和镁盐之和为总硬度，测定方法有很多，用EDTA络合物滴定法，可以先测总硬度，再测出Ca2+，从而计算出Mg2+，或者吸取一定体积的样品，先测出Ca2+，再利用络合物的不同的稳定常数，用测完Ca2+的溶液继续测定Mg2+。笔者认为从操作过程来考虑后者更为经济实用。

（6）Cl-的测定，有硝酸银容量法，硝酸汞容量法，电位滴定法和离子色谱仪法。其中硝酸银法最简单实用，但缺点是在Cl-含量较高时，滴定终点较难控制。根据反应方程式：

在有砖红色沉淀生成即试验终止，记录反应数据。

水中氯化物的含量过高，对建筑材料等都有腐蚀性。某一地区的水体Cl-含量应在某一变化范围内，如果有阶段性的突然增加，说明该地区水体被污染。

（7）SO42-的测定，其常用方法有重量法，铬酸钡比色法，甲基百里酚蓝比色法，EDTA容量法和比浊法等。这里选用EDTA容量法，在试验过程中应准确加人5 mL的Ba-Mg混合溶液，以免给SO42-的计算造成误差；如果SO42-的含量较高时，滴定终点较难判定，应稀释待测水样重新滴定。

（8）总碱度的测定，用中合法，其主要是为了判定水样中的碳酸盐、重碳酸盐、氢氧化物及其他弱酸弱碱盐的总含量。

（9）钠、钾离子，测定方法主要有火焰光度计法和原子吸收分光光度计法，在简易分析中，也可以用阴阳离子平衡法来计算其含量，因钾受土壤、岩石和植物的吸附，含量一般比钠少，所以在计算过程中用钠离子的毫克当量23来表示钠、钾离子含量。

（10）氨氮，测试方法有蒸馏法，纳氏试剂比色法，甲醛容量法等，其中蒸馏法适用于低浓度氨氮或直接测定时有干扰的水样，如果是澄清水样，一般选钠氏分光光度计法，此法简单易操作，但钠氏试剂毒性较大，所以要采取一定的防护措施，避免接触皮肤，如果溅到皮肤上，应立即用大量清水冲洗。

（11）总矿化度，水的总矿化度是指水中离子、分子和各种化合物的总含量，通常是以水烘干后所得残渣来确定，也可以用所测各种离子含量的总和减去1/2的HCO3-含量来表示。

3 误差控制

在试验过程中主要有方法误差，仪器误差，人员误差，试剂误差和环境误差。对此，操作人员应熟悉各种分析方法和操作流程，掌握药品性质，严格按照操作规程操作。另外还可增加分析次数，选用空白对比的方法，提高分析结果的准确性，也可用阴阳离子平衡法分析试验结果，由于某些离子未测，或者在测定工程中某些离子发生变化，所以阴阳离子很少有完全平衡，允许有（1～5）%的误差范围；也可用总碱度或者pH值，游离态CO2，HCO3-，CO32-之间的关系来检验。另外在测定承压水中的离子含量时，如发现离子含量很高，应对水样稀释后重新进行测定。

4 长三角地区水质简分析试验结果

以上海和宁波为例，上海取8个工程实例，其地域分布见图1所示。

图1 上海地区试验取样点分布图

宁波取3个工程实例，其地域分布见图2所示。测试数据如表1～表4所列。从图1和图2中的分布情况可以看出，上海和宁波的取样点均在很大程度上反映该两个地区水质分布情况。

图2 宁波地区试验取样点分布图

5 水质对岩土工程影响的分析评价

根据国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）(2009版)判定，上海和宁波两地水样评价如表5～表7所列。

6 结果分析

（1）由表1～表4看出，pH值在6.0-8.4之间，水样的游离态CO2和侵蚀性CO2含量随着pH值增大都有逐渐减少的趋势（分析用取样量均为25 mL），并且侵蚀性CO2含量在7～8.4之间很少，几乎为零。

表1 上海地区地表水实测值一览表

表2 上海地区地下水实测值一览表

表3 宁波地区地表水实测值一览表

表4 宁波地区地下水实测值一览表

表5 受环境类型影响，水对混凝土结构的腐蚀性评价表（单位：m g/L）

表6 受地层渗透性影响，水对混凝土结构的腐蚀性评价表

表7 水对钢筋混凝土中的钢筋的腐蚀性评价表（单位：mg/L）

（2）宁波地区地层承压水的离子含量远大于地表水和潜水离子含量，尤其Cl-含量。

（3）根据上海和宁波水样分析实测值可以得出，在干湿交替情况下对Ⅱ类场地环境中的混凝土呈微腐蚀性，在无干湿交替情况下对Ⅱ类场地环境中的混凝土呈微腐蚀性；根据地层渗透性判定该水样对混凝土呈微-弱腐蚀性；在长期浸水条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋呈微腐蚀性，在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋呈微-弱腐蚀性，所以综合评价为弱腐蚀性。

[1]水质分析大全[M].1989.

[2]JTJ 056-84，公路工程水质分析操作规程[S].

[3]DLGJ33-94，水质分析操作规定[S].

[4]TB10104-2003，铁路工程水质分析规程[S].