地下水對工程的影響及防治

1、地下水侵蝕對工程的影響及防治引言：腐蝕性地下水會影響基礎混凝土結構的耐久性、可靠性 ,為深入了解混凝土 結構的腐蝕原理 ,以便采取相應措施 ,本文主要從影響混凝土結構的腐蝕原理、腐 蝕評價以及預防措施等方面進行了闡述。affecting and handling of underground water to constuctionintroduction:corruptive underground water can affect durable andreliable of basic concrete structure, for horough understanding concr

2、etestructur theory of corrison, easying to takemeasures,The article sets fortheory of corrison ,evaluation and preventive measures from mainaffecting concrete structure.隨著城市建設的高速發(fā)展 ,特別是高層建筑的大量興建 ,地下水的水質不僅對 基礎工程有影響 ,對地下防空設施、地下室、地下廣場等地下建筑物的影響也日 漸突出。腐蝕性地下水對混凝土結構耐久性的影響已不可回避。那么，為了盡 量減少這種現象的發(fā)生，我們應該深入了解地下水

3、腐蝕混凝土的機理，腐蝕因 素，從而更好的防治地下水對建筑物的腐蝕。地下水腐蝕的原理腐蝕其實就是材料與環(huán)境間物理化學作用而引起材料本身性質的變化。（ 1）當地下水中的某些化學成分含量過高時，水對混凝土、可溶性石材、 管道及鋼鐵構件及器材都有腐蝕作用。地下水中氯離子、硫酸根離子含量高， 被埋入混凝土的鋼筋表面產生一層鈍化保護層，這一保護層在水泥開始水化反 應后很快自行生成。然而氯離子能夠破壞這層氧化膜，鋼筋在水和氧的存在下 發(fā)生銹蝕。鋼筋銹蝕有兩種后果： 銹蝕物的體積增加幾倍，以至于它們的生成導致了混凝土的破裂、剝落 和分層，這就使腐蝕劑更容易進入到鋼筋表面，必然加速鋼筋的銹蝕； 陽極 上的銹蝕過

4、程減小了鋼筋的橫截面積，也就減小了它的荷載能力。氯鹽的作 用，引起鋼筋的銹蝕，是使鋼筋混凝土破壞的主要原因。(2)地下水或潮濕的土中的某些鹽類，通過毛隙水上升，浸入混凝土的毛 細孔中，經過干濕交替作用，鹽溶液在毛細孔中被濃縮至飽和狀態(tài)，當溫度下 降時，析出鹽的結晶，晶體膨脹使混凝土遭受腐蝕破壞。溫度回升，水汽增加 時，結晶會潮解，當溫度再次下降時，再次結晶，腐蝕進一步加深。這種環(huán)境 氣候條件加快了混凝土在腐蝕介質(水、土)中的腐蝕速度，縮短了建筑物的 使用壽命。因而，根據地下水的腐蝕性指標，及其對混凝土的腐蝕特征，分為以下三 類。(1)結晶性腐蝕，地下水中的硫酸鹽類與混凝土中的固態(tài)游離石灰質或

5、水泥 結石起化合作用，產生含水結晶體，由于結晶體的形成使混凝土體積增大，產 生膨脹壓力，導致混凝土脹裂破壞。(2)分解性腐蝕，地下水中的氫離子、侵蝕性二氧化碳和游離碳酸超過一定 儲量時，導致水泥結石水解，引起混凝土強度降低。(3)結晶分解復合性腐蝕，地下水中的陽離子(Mg2+NH4+產生分解性腐 蝕；陰離子(C1-+SO42-+N03產生結晶性腐蝕，將此類復合性腐蝕作用歸為結晶 分解復合性腐蝕。地下水腐蝕評價。根據巖土工程勘測規(guī)范(GB-50021-2001)2.1 水對混凝土結構的腐蝕性評價根據場地環(huán)境類型和地層滲透性評價的腐蝕性等級按規(guī)范進行綜合評價。如下表 2-12.2 水對鋼筋混凝土結

6、構中鋼筋的腐蝕性評價水對鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕性評價方法和步驟主要是首先判斷鋼筋 混凝土結構是否處于地下水 （包括地表水 ）的干濕交替作用中或是處于長期浸水狀 態(tài)，然后再根據水中的CI-（ mg/L含量按規(guī)范進行腐蝕性評價。如下表 2-22.3 水對鋼結構的腐蝕性評價。水對鋼結構的腐蝕性評價可直接根據環(huán)境水（包括地下水和地表水）的pH值和水中（CI-+SO2-4含量（mg/L）按規(guī)范進行腐蝕性評價。如下表 2-3表 2-1、"2-2、2-3由以上評價標準可以得出：地下水的腐蝕作用 ,主要反應在它對混凝土與金屬材料和設備的破壞上。當 地下水中含有某些成分時 ,對建筑材料中的混凝土

7、,金屬等有侵蝕性和腐蝕性 ,它破 壞混凝土基礎 ,危害建筑物和構筑物的穩(wěn)定性 ,當建筑物的混凝土基礎及其它混凝 土構件經常處于地下水的作用時 ,在工程地質勘察中 ,必須采取水樣，進行水化學 腐蝕性分析 ,評價地下水的侵蝕性 ,為工程設計提供依據。因此，地下水腐蝕性的 強弱主要與水的特殊化學組份有關外 ,還與建筑場地的自然地理環(huán)境和水文地質 條件密切相關 ,這些在評價時都應考慮。然而，近些年來 ,隨著工農業(yè)的迅猛發(fā)展 , 人為因素的影響已到了不可忽視的地步 ,是地下水腐蝕性評價中值得重視的一個 方面。例如長春市地下水 pH =6."5,一般對混凝土沒有腐蝕性 ,因此,水質評價問題不突出

8、。但隨著工農業(yè)發(fā) 展,尤其工業(yè)廢渣的堆放和廢液的排放 ,局部形成腐蝕性十分嚴重 , 1992年擴建一 汽廠時 ,場地為粉煤灰堆積厚0."55."0 m ,并為廢硫酸排放區(qū) ,地下水中 SO 2-4含量超過允許值 100倍,并占場 地 2/3 均為強烈腐蝕性區(qū)域。如不研究地下水水質的腐蝕性,采用相應措施 ,其后 果將不堪設想。目前 ,在我國各大中城市 ,大規(guī)模開采地下水 ,造成地下水位大幅度 下降的現象非常普遍 ,使地下水賦存的環(huán)境發(fā)生變化 ,破壞了原來的水文地質條件 導致水化學成分有很大的變化 ,有可能使地下水從無腐蝕性變?yōu)橛懈g性。此種 情況 ,在評價地下水的腐蝕性中 ,

9、應予以充分注意。*. .預防腐蝕的措施1、原材料的選擇 :(1)水泥:混凝土的強度和性能 ,主要起決于水泥 ,一旦遭受腐蝕 ,強度及性能將不復存 在。由于各種水泥的礦物組份不同 ,因而對各種腐蝕性介質的耐蝕性就有差異 ,正 確選用水泥品種 ,對保證工程的耐久性有重要意義。 :(2)粗、細集料的耐蝕性和表面性能對混凝土的耐蝕性能具有很大影響?；?凝土中所采用粗細集料 ,應保證致密 ,同時控制材料的吸水率以及其它雜質的含量 確保材質狀況。(3)攪拌及養(yǎng)護用水 :考慮其對混凝土及砂漿強度的耐久性影響 ,應正確選擇混凝土攪拌及養(yǎng)護用 水,檢查其雜質情況 ,目前主要采用自來水 ,嚴禁采用海水和井水 .(

10、4)外加劑:在拌制混凝土過程中摻入外加劑 ,可以改善混凝土性質 ,如提高混凝土密實性 或對鋼筋的阻銹能力 ,從而提高混凝土結構的耐久性 ,如阻銹劑、密實劑、早強劑 等。由于外加劑的化學組成中的氯鹽可能使混凝土結構中的鋼筋脫鈍,給結構物帶來隱患。在選擇外加劑時需對其中氯鹽的含量進行檢測 ,并做相關實驗。2、混凝土配合比的設計 :提高混凝土自身的防腐性能 ,主要提高其密實性和抗中性化能力 ,一般混凝土的強度等級宜C25寸于預應力混凝土結構，其強度等級C35。 "為合理減少水泥和混凝土中堿的含量 ,應盡量采用低堿水泥。同時合理 使用粉煤灰、礦渣等礦物摻和料 ,這也是提高混凝土抗裂和耐久性能

11、的重要途 徑。3、加大混凝土保護層的厚度。4、對基礎、基礎梁的表面采取防護措施 :例如：對處在強、中等腐蝕性環(huán)境中的基礎 ,應設碎石灌瀝青或瀝青混凝土的耐腐 蝕墊層。基礎梁的表面貼環(huán)氧瀝青玻璃布兩層或貼瀝青玻璃布兩層或涂環(huán)氧瀝 青厚漿型涂料兩遍。5、加強混凝土養(yǎng)護 ,控制混凝土表面裂縫 ,確保施工質量 ,對防腐蝕也起到一 種加強作用。此外，防止、降低地下水污染也是降低地下水腐蝕的一個重要方面。對于個別嚴重腐蝕的區(qū)域采用樁基礎時，除了對樁身采用防腐蝕措施，如 表面用瀝青類、高分子樹脂等涂膜防護外，也可可采用場地降水、排水換土 等。我認為隨著人類對于壞境的改變，對地下水腐蝕的防治應該將越來越趨向 于環(huán)保，高效的科學方式，改善水環(huán)境，減少水污染應該受到更多的重視。對本課的理解、體會及建議：我認為這門課主要是介紹與土木工程專業(yè)有關的工程地質學基本理論與基 本知識，從而讓我們了解工程地質對工程實踐方面的影響和作用。其主要任務 是（1）研究與評價區(qū)域穩(wěn)定性，即內力地質作用所引起的斷裂活動，地震等 對建設工程地區(qū)的穩(wěn)定性影響；（ 2）研究與評價地基的穩(wěn)定性，即研究分析地基的強度與沉降等；（ 3）評價環(huán)境影響，即人類活動對環(huán)境造成