坝址区环境水对混凝土和钢结构侵蚀性影响分析

2019-12-04王俊平

水利科技与经济 2019年11期

王俊平

(新疆伊犁州水利电力勘测设计研究院，新疆伊犁 835000)

1 概述

水工建筑物大多由钢筋混凝土组成,在水利工程运行中,其强度和耐久性都会有所降低或者受到破坏，而造成破坏的因素除了外力作用,还与长期受到各种自然破坏作用有关。自然破坏作用一般可分为物理作用、化学作用及生物作用等[1]。其中，化学作用较为凸显，包括酸、碱、盐等物质的水溶液及气体对材料产生的侵蚀作用。研究表明，若水工建筑物处于具有侵蚀性的静水或流动水等环境条件下，则其耐久性问题会变得十分突出[2]。近年来，国内外对水工混凝土的侵蚀问题逐渐重视，法国P.Faucon，F.Adenot等[3-5]对混凝土受软水侵蚀的物理化学机理作了较详细的论述，取得了较多成果。本文结合新疆YN水库坝址区环境水的检测，分析环境水对水工混凝土及钢结构的侵蚀性的影响，为避免建筑物发生侵蚀破坏，提高水工建筑物耐久性，提供数据支撑。

2 坝址区环境水概况

2.1 环境水补给条件及水化学类型

2.2 环境水特征

影响环境水的腐蚀性因素较多，主要是受气候、岩土本身矿物成分、补排径流条件等影响：

1) 气候是决定地壳浅表元素迁移的重要因素，溶滤水的化学成份反映了气候的深刻影响，干旱气候下形成高矿化、以易溶盐离子为主的地表水和地下水，枢纽区属干旱区，蒸发浓缩作用强烈，溶滤作用不充分，矿化度较高。

2) 根据新疆矿产分布位置图，YN河上游右岸南部约32 km处高中山区分布有铁矿点和硫矿点。

3) 地形对溶滤作用的影响，是通过改变地下水径流条件而起作用的。坝址区溶滤作用不发育，岩土中易溶盐类保存较多，水与岩土接触时间长，因此地下水矿化度及易溶盐离子含量都较高。

4) 据钻孔ZK3揭露，地下水流经地表砂砾石层后，地下水水分蒸发，受积盐作用影响，矿物质包裹于砂砾石表层，天然砂砾石由青灰色、紫红色、灰白色等变为黄褐色。据平硐CPD5揭露，地下水沿洞内基岩裂隙汇集于洞底，地下水呈黄褐色黏稠状液体，平硐内所取水样离子含量均相对较高。另据勘察期间，现场泉水及河水口尝较咸，水垢严重，无法作为生活饮用水。

3 腐蚀性评价

坝址区环境水为河水、孔隙潜水、泉水和基岩裂隙水，针对不同类型、不同时期环境水分别取样进行水质简分析(试验成果汇总见表1)，表1中取样时间为3和6月份。3月份取河水水样11组、基岩裂隙水水样10组、泉水水样9组；6月份取河水水样3组、基岩裂隙水水样6组、泉水水样3组。

由表1可知：

1) pH值。所取地表水pH值为6.94～7.95，地下水pH值部分为6.41～6.50，其余地下水pH值为6.51～8.26，根据腐蚀性界限指标(6.5≥P>6.0)[6]，可判定地下水对混凝土具弱腐蚀性。

表1 坝址区水质简分析成果汇总表

续表1

4) Cl-。所取地表水中Cl-含量在104.0～766.8 mg/L之间，根据腐蚀性界限指标(500～500 mg/L)，可以判定地表水对钢筋混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。所取地下水中Cl-含量在390.3～5 083.4 mg/L之间，根据腐蚀性界限指标(>500 mg/L)，Cl-含量总体偏高，可以判定地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具中等～强腐蚀性。

5) Mg2+。所取地表水和地下水中Mg2+含量在32.3～856.5 mg/L之间，根据腐蚀性界限指标(Mg2+<1 000 mg/L)，可判定其地表水和地下水对混凝士无腐蚀。

6) 侵蚀性CO2。所取地表水和地下水中，均未检测到侵蚀性CO2，根据腐蚀性界限指标(CO2<15 mg/L)，可判定地表水和地下水对混凝土无腐蚀。