宋效兰

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司，山西 太原 030024）

1 概况

津水河为象峪河的一级支流，发源于榆次庄子乡大塔村，流经北郊村东入境，向西偏北流至下寨附近有蒲地河汇入，又向西至格子头，其间东贾河汇入，复向西偏北经注村西南再入榆次境内。河水流量小时，在榆次东阳北社一带消失；水流大时溢入南席村东洼地，为季节性沼泽；水流更大时漫溢汇入象峪河，全长36 km，全流域约100 km2。太谷区下安水库，建于津水河上，位于太谷区范村镇下安村西0.5 km 处，是一座以供水和灌溉为主，防洪为辅的小（一）型水库。

太谷区水文地质条件受地貌、地层岩性、地质构造等影响较强，根据含水介质和地下水水力特征，本区地下水类型可划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水。地下水补给主要是接受大气降水及地表水的入渗。地下水类型主要为松散岩类孔隙水，大部分赋存于津水河河床、漫滩和津水河冲洪积扇处松散地层中，含水层为全新统洪冲积卵石混合土及级配不良砂等，其富水性一般较好，地下水埋深较浅，一般0.5～2.1 m，河床及河漫滩地下水位高程854.49—855.64 m。

2 水样测定

2.1 测试项目及方法

（1）pH 值：采用电位法，用pH 玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入被测液中，测定水样的pH 值。

（2）Ca2+：采用 EDTA 容量法，pH 在 12～13 条件下，用EDTA 溶液选择适当的指示剂络合滴定钙离子。

（3）Mg2+：采用 EDTA 容量法，进行钙滴定等试液酸化后，在加入pH=10 的氨盐缓冲溶液条件下，用EDTA 滴定。

（4）Cl-：采用摩尔法，加入指示剂用 AgNO3滴定，直至生成砖红色的沉淀。

（5）SO42-：采用 EDTA 容量法，在微酸性试液中，加入过量的氯化钡，在pH=10 的条件下，用EDTA 滴定。

（6）CO32-HCO3-OH-：采用酸滴定法，根据 pH 值的大小，选择指示剂依次用盐酸标准溶液滴定。

（7）侵蚀性CO2：采用盖耶尔法，水样中需要加入大理石粉，使侵蚀性CO2固定下来。

2.2 水质分析试验数据

在坝址区，取地下水和河水各1 组，采用干净的聚乙烯瓶装样，取样2 L 左右，测定侵蚀性CO2的水样，用虹吸法另采集水样500 ml，放入CaCO3粉末约3 g，放置 5 d，每天震荡 2～3 次后测试，通过分析，水质结果见表1。

3 腐蚀性机理及评价

3.1 腐蚀性机理

3.1.1 分解性侵蚀（酸性侵蚀和碳酸性侵蚀）

酸性侵蚀是指水中的氢离子与水泥中氢氧化钙反应，使混凝土溶解破环。碳酸性侵蚀，是由于混凝土中的碳酸钙，在侵蚀性CO2作用下发生反应，生成碳酸氢钙（易溶盐）而溶解于水中，从而使混凝土组成分解破坏。

3.1.2 SO42-的腐蚀机理

硫酸盐对混凝土具有腐蚀作用，由于硫酸盐浸入到混凝土内部后，与水泥发生反应，形成石膏和硫酸盐结晶。这些化合物的体积增大，石膏体积比原先增大1～2 倍，硫酸铝盐体积可增大2～5 倍，由于结晶体的形成使混凝土体积增大，产生膨胀压力，导致混凝土胀裂破坏。

表1 水质分析成果表 单位：mmol/L，mg/l

3.1.3 Mg2+对混凝土的腐蚀机理

Mg2+会与混凝土中的 Ca（OH）2发生反应，生成Mg（OH）2和易溶于水的CaCl2，从而降低混凝土强度。另外，Mg2+离子也可能与混凝土中的水化硅酸钙生成结晶体，使混凝土体积膨胀，发生破坏。

3.1.4 地下水对钢筋的腐蚀

通常状态下混凝土内的钢筋，在水泥水化的高碱性状况下，钢筋表会面产生一层致密的钝化膜，且混凝土中pH 较高，很好地抑制了钢筋的腐蚀。

当出现大量的氯离子浸入混凝土内部，到达钢筋表面吸附于局部钝化膜处时，可使该处的pH 迅速降低，钝化膜破坏，由钝化状态转为活性状态，产生电化学反应，加快钢筋的腐蚀。

3.2 腐蚀性评价

根据水质分析试验成果，可见水化学类型分别为SO4-HCO3-Na-Mg 型和 SO4-HCO3-Na-Ca-Mg 型。据《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487-2008）附录L中，环境水腐蚀性评价判别标准进行判别，对混凝土、钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构腐蚀性进行评价，评价结果见表2。

表2 水化学分析评价表

由表2 可看出，地下水对混凝土无腐蚀性；水中Cl-（含硫酸盐折算后）含量为113.22 mg/L，介于100～500 mg/L 之间，对钢筋混凝土结构中钢筋为弱腐蚀性；pH 值分别为 6.80，介于 3～11 之间，（Cl-+SO42-）含量为273.62 mg/L，小于500 mg/L，对钢结构具弱腐蚀性。

河水对混凝土弱腐蚀性；水中Cl（-含硫酸盐折算后）含量分别为158.28 mg/L，介于100～500 mg/L 之间，对钢筋混凝土结构中钢筋为弱腐蚀性；pH 值分别为6.88，介于 3～11 之间，（Cl-+SO42-）含量为 424.59 mg/L，小于500 mg/L，对钢结构具弱腐蚀性。

4 结语

由于水中的一些离子会与建筑材料发生化学反应，改变建筑材料的内部结构，进而危害建筑物的稳定性，因此了解地下水中的化学成分及其与建筑材料的反应机理，对全面了解建筑物的腐蚀性具有很重要的作用。通过对下安水库工程水质分析资料进行分析可知，地下水对混凝土结构无腐蚀，河水对混凝土弱腐蚀，地下水和河水对钢筋混凝土及钢筋结构有弱腐蚀，接触以上水质的材料应采用一定的防护措施，尤其硫酸盐含量较高，在水泥的选择上最好选择抗硫酸盐水泥。