浑河闸水质对钢筋混凝土结构影响浅析

2015-11-11谢海亮

东北水利水电 2015年1期

姜洋，谢海亮，孙雷

（辽宁省大伙房水库管理局，辽宁抚顺113007）

浑河闸（亦称谟家堡闸）位于浑河中下游，距大伙房水库75 km，坐落于沈阳市铁西区后谟家堡村。浑河闸是沈阳城市防洪的出口控制断面，担负着沈阳城市的防洪任务，是浑河沈阳城市的防洪体系的一个重要组成部分。同时浑河闸也是大伙房水库下游灌溉用水控制工程，担负着沈阳市于洪区、苏家屯区、辽中县、新民市、和辽阳灯塔等地区农田灌溉任务。浑河闸主体工程包括拦河闸、浑沙进水闸、浑浦进水闸，均为钢筋混凝土结构，浑河闸的主体安全运行是浑河闸工程安全运行的关键，然而水质又是影响钢筋混凝土结构的一个重要因素。

1 水质取样及水质分析

1.1 水质取样

根据DL/T5152-2001《水工混凝土水质分析试验规程》和实际情况，在闸前的左右岸选取代表性的点分别采集水样，并编号为1（左岸）、2（右岸），用石蜡进行密封，并及时送回实验室进行水质分析，以防止水溶性气体进入和水变质影响检测结果。

1.2 水质分析及结果

按照SL352-2006《水工混凝土试验规程》和DL/T5152-2001《水工混凝土水质分析试验规程》对水样进行了试验，分别对Ca2+，Mg2+，cl-，SO42-，HCO3-，CO32-，PH值、总酸度、强酸酸度、总碱度、重碳酸盐碱度、总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度、游离CO2，侵蚀CO2等的含量进行了测定。得出成果如表1。

表1 水质分析成果

2 对混凝土及钢筋的腐蚀评价

2.1 对混凝土的腐蚀评价

根据GB50021-2001《岩土工程勘察规范》的规定，影响混凝土的主要指标有：碳酸氢根、二氧化碳、pH值、镁离子、硫酸根离子。这些指标对混凝土的腐蚀分为三类：分解类（碳酸氢根、二氧化碳、pH值）、分解结晶类（镁离子）、结晶类（硫酸根离子）。其中各项指标对混凝土的影响如下：

1）pH值：影响混凝土的耐久性，碱性太强或太弱都会与水中的硫酸盐等离子反应，会使混凝土失去强度及粘结性，影响混凝土结构的安全，pH值一般在6.8~7.8之间。

2）碳酸氢根、二氧化碳：侵蚀性二氧化碳含量过高，碳酸氢根离子含量过低，对混凝土腐蚀性越强。其中二氧化碳可以使混凝土发生碳化反应，碳化反应是二氧化碳在水的作用下与氢氧化钙发生化学反应生成碳酸氢钙，使混凝土中的氢氧化钙含量降低，碳化反应引起混凝土的收缩，使混凝土发生微细裂缝，降低混凝土结构的使用寿命。碳酸氢根和二氧化碳可以构成一个溶解平衡，为了抑制碳化反应碳酸氢根离子含量应大于1 mmol/L，水中侵蚀二氧化碳的含量应小于15 mg/L。

3）镁离子：镁离子在一定条件下可以与氢氧化钙发生化学反应，使混凝土受到腐蚀，影响结构的安全。水中的镁离子应小于1 000 mg/L。

4）硫酸根离子：可以与混凝土中的钙离子反应生成硫酸钙，使混凝土的体积增大，产生很大的内应力，影响结构的稳定，水中硫酸根离子的含量应小于200 mg/L。

根据GB50021-2001《岩土工程勘察规范》的规定，得出浑河水中各指标对混凝土的影响如表2所示。

表2 浑河闸水质对混凝土的影响

2.2 对钢筋的腐蚀评价

根据GB50021-2001的规定，对钢筋影响最大的是氯离子的含量。氯离子是较强的去钝化剂，当浓度达到一定的临界值会与钢筋中的铁、水和氧气发生电化学反应，其电化学反应机理：

进而使钢筋局部发生腐蚀，在腐蚀的过程中还起到了催化的作用。使钢筋的结构得到破坏，影响钢筋混凝土的强度，促使浑河闸的主体工程受到影响。氯离子对钢筋的影响分为长期浸水和干湿交替两种情况，水中氯离子的含量长期浸水应小于10 000 mg/L，干湿交替时应小于100 mg/L。根据GB50021-2001《岩土工程勘察规范》的规定，得出浑河水中的氯离子对钢筋的影响如表3所示。