地下水侵蚀对工程的影响及防治
引言：腐蚀性地下水会影响基础混凝土结构的耐久性、可靠性, 为深入了解混凝土结构的腐蚀原理,以便采取相应措施,本文主要从影响混凝土结构的腐蚀原理、腐蚀评价以及预防措施等方面进行了阐述。
affecting and handling of underground water to constuction introduction: corruptive underground water can affect durable and reliable of basic concrete structure, for horough understanding concrete structur theory of corrison, easying to takemeasures,The article sets forth theory of corrison ,evaluation and preventive measures from main affecting concrete structure.
随着城市建设的高速发展, 特别是高层建筑的大量兴建, 地下水的水质不仅对基础工程有影响,对地下防空设施、地下室、地下广场等地下建筑物的影响也日渐突出。
腐蚀性地下水对混凝土结构耐久性的影响已不可回避。
那么，为了尽量减少这种现象的发生，我们应该深入了解地下水腐蚀混凝土的机理，腐蚀因素，从而更好的防治地下水对建筑物的腐蚀。
一：地下水腐蚀的原理
腐蚀其实就是材料与环境间物理化学作用而引起材料本身性质的变化。
（1）当地下水中的某些化学成分含量过高时，水对混凝土、可溶性石材、管道及钢铁构件及器材都有腐蚀作用。
地下水中氯离子、硫酸根离子含量高，被埋入混凝土的钢筋表面产生一层钝化保护层，这一保护层在水泥开始水化反应后很快自行生成。
然而氯离子能够破
坏这层氧化膜，钢筋在水和氧的存在下发生锈蚀。
钢筋锈蚀有两种后果：①锈蚀物的体积增加几倍，以至于它们的生成导致了混凝土的破裂、剥落和分层，这就使腐蚀剂更容易进入到钢筋表面，必然加速钢筋的锈蚀；②阳极上的锈蚀过程减小了钢筋的横截面积，也就减小了它的荷载能力。
氯盐的作用，引起钢筋的锈蚀，是使钢筋混凝土破坏的主要原因。
（2）地下水或潮湿的土中的某些盐类，通过毛隙水上升，浸入混凝土的毛细孔中，经过干湿交替作用，盐溶液在毛细孔中被浓缩至饱和状态，当温度下降时，析出盐的结晶，晶体膨胀使混凝土遭受腐蚀破坏。
温度回升，水汽增加时，结晶会潮解，当温度再次下降时，再次结晶，腐蚀进一步加深。
这种环境气候条件加快了混凝土在腐蚀介质（水、土）中的腐蚀速度，缩短了建筑物的使用寿命。
因而，根据地下水的腐蚀性指标，及其对混凝土的腐蚀特征，分为以下三类。
(1)结晶性腐蚀，地下水中的硫酸盐类与混凝土中的固态游离石灰质或水泥结石起化合作用，产生含水结晶体，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。
(2)分解性腐蚀，地下水中的氢离子、侵蚀性二氧化碳和游离碳酸超过一定储量时，导致水泥结石水解，引起混凝土强度降低。
(3)结晶分解复合性腐蚀，地下水中的阳离子(Mg2++NH4+)产生分解性腐蚀；阴离子( C 1 -+SO42-+N03-)产生结晶性腐蚀，将此类复合性腐蚀作用归为结晶分解复合性腐蚀。
二：地下水腐蚀评价。
根据岩土工程勘测规范（GB-50021-2001）
2.1水对混凝土结构的腐蚀性评价
根据场地环境类型和地层渗透性评价的腐蚀性等级按规范进行综合评价。
如下表2-1
2.2 水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价
水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价方法和步骤主要是首先判断钢筋混凝土结构是否处于地下水( 包括地表水) 的干湿交替作用中或是处于长期浸水状态, 然后再根据水中的Cl-( mg/L) 含量按规范进行腐蚀性评价。
如下表2-2
2.3 水对钢结构的腐蚀性评价。
水对钢结构的腐蚀性评价可直接根据环境水( 包括地下水和地表水) 的pH 值和水中( Cl-+SO2-4 )含量( mg/L) 按规范进行腐蚀性评价。
如下表2-3
表2-1、2-2、2-3
由以上评价标准可以得出：地下水的腐蚀作用, 主要反应在它对混凝
土与金属材料和设备的破坏上。
当地下水中含有某些成分时, 对建筑材料中的混凝土, 金属等有侵蚀性和腐蚀性, 它破坏混凝土基础, 危害建筑物和构筑物的稳定性, 当建筑物的混凝土基础及其它混凝土构件经常处于地下水的作用时, 在工程地质勘察中, 必须采取水样，进行水化学腐蚀性分析, 评价地下水的侵蚀性, 为工程设计提供依据。
因此，地下水腐蚀性的强弱主要与水的特殊化学组份有关外, 还与建筑场地的自然地理环境和水文地质条件密切相关, 这些在评价时都应考虑。
然而，近些年来, 随着工农业的迅猛发展, 人为因素的影响已到了不可忽视的地步, 是地下水腐蚀性评价中值得重视的一个方面。
例如长春市地下水pH =6.5, 一般对混凝土没有腐蚀性, 因此, 水质评价问题不突出。
但随着工农业发展, 尤其工业废渣的堆放和废液的排放, 局部形成腐蚀性十分严重, 1992 年扩建一汽厂时, 场地为粉煤灰堆积厚0.5～5.0 m , 并为废硫酸排放区, 地下水中SO 2-4 含量超过允许值100 倍, 并占场地2/3 均为强烈腐蚀性区域。
如不研究地下水水质的腐蚀性, 采用相应措施, 其后果将不堪设想。
目前, 在我国各大中城市, 大规模开采地下水, 造成地下水位大幅度下降的现象非常普遍,使地下水赋存的环境发生变化, 破坏了原来的水文地质条件, 导致水化学成分有很大的变化,有可能使地下水从无腐蚀性变为有腐蚀性。
此种情况, 在评价地下水的腐蚀性中, 应予以充分注意。
三：预防腐蚀的措施
1、原材料的选择:
(1)水泥:混凝土的强度和性能,主要起决于水泥,一旦遭受腐蚀,强度及性能将不复存在。
由于各种水泥的矿物组份不同,因而对各种腐蚀性介质的耐蚀性就有差异,正确选用水泥品种,对保证工程的耐久性有重要意义。
:
(2)粗、细集料的耐蚀性和表面性能对混凝土的耐蚀性能具有很大影响。
混凝土中所采用粗细集料,应保证致密,同时控制材料的吸水率以及其它杂质的含量,确保材质状况。
(3)搅拌及养护用水:考虑其对混凝土及砂浆强度的耐久性影响,应正
确选择混凝土搅拌及养护用水,检查其杂质情况,目前主要采用自来水,严禁采用海水和井水.
(4)外加剂:在拌制混凝土过程中掺入外加剂,可以改善混凝土性质,如提高混凝土密实性或对钢筋的阻锈能力,从而提高混凝土结构的耐久性,如阻锈剂、密实剂、早强剂等。
由于外加剂的化学组成中的氯盐可能使混凝土结构中的钢筋脱钝,给结构物带来隐患。
在选择外加剂时需对其中氯盐的含量进行检测,并做相关实验。
2、混凝土配合比的设计:提高混凝土自身的防腐性能,主要提高其密实性和抗中性化能力,一般混凝土的强度等级宜≥C25,对于预应力混凝土结构,其强度等级≥C35。
为合理减少水泥和混凝土中碱的含量,应尽量采用低碱水泥。
同时合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺和料,这也是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。
3、加大混凝土保护层的厚度。
4、对基础、基础梁的表面采取防护措施:例如：对处在强、中等腐蚀
性环境中的基础,应设碎石灌沥青或沥青混凝土的耐腐蚀垫层。
基础梁的表面贴环氧沥青玻璃布两层或贴沥青玻璃布两层或涂环氧沥青厚浆型涂料两遍。
5、加强混凝土养护,控制混凝土表面裂缝,确保施工质量,对防腐蚀也起到一种加强作用。
此外，防止、降低地下水污染也是降低地下水腐蚀的一个重要方面。
对于个别严重腐蚀的区域采用桩基础时，除了对桩身采用防腐蚀措施，如表面用沥青类、高分子树脂等涂膜防护外，也可可采用场地降水、排水换土等。
我认为随着人类对于坏境的改变，对地下水腐蚀的防治应该将越来越趋向于环保，高效的科学方式，改善水环境，减少水污染应该受到更多的重视。
对本课的理解、体会及建议：
我认为这门课主要是介绍与土木工程专业有关的工程地质学基
本理论与基本知识，从而让我们了解工程地质对工程实践方面的影响和作用。
其主要任务是（1）研究与评价区域稳定性，即内力地质作用所引起的断裂活动，地震等对建设工程地区的稳定性影响；（2）研究与评价地基的稳定性，即研究分析地基的强度与沉降等；（3）评价环境影响，即人类活动对环境造成的影响。
在对这门课程的学习当中我学习到了一些土木工程中常遇到的典型问题以及其解决方案，例如：地基稳定性问题、边坡稳定性问题及其防治灾害的措施方法。
这门课对我们以后的工作实践具有指导意义，可以说这是建设的基础，老师对这门课的讲解生动有趣又结合工程实例，从而使我们更容易理解。
希望这门课增加一些别的形式，例如结合视频时事等，我相信会更加提高同学们的学习兴趣的。