寒冷地區某城市地下水和土質對建筑材料腐蝕性評價研究的必要性及案例分析

楊曉敏 萬宵佑 侯東梁 周江統

摘 要 目前，隨國內工業水平發展，土質微量元素的改變，地下水中已不再以單純的H2O水分子組成，而是一種富含多種化學元素的混合物，對于地下管道輸送及建筑材料的抗腐蝕性能尤為關鍵，因此為促進某城市的建設科技進步，提高整體建設科技水平，經基層科技人員積極收集整理資料，我們組織有關專家進行梳理和評估，提出該課題。經驗或資料供勘察設計單位使用，對我們的建筑行業勘察有一勞永逸的效果。

關鍵詞 城市地下水 建筑材料 腐蝕性評價 案例分析

中圖分類號：TU192文獻標識碼：A

1規范規定

《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）強制性條文第4.1.11條和第14.3.2條要求，勘察工作應“判定水和土對建筑材料的腐蝕性”，勘察報告應包括“土和水對建筑材料的腐蝕性”的內容。該規范第12.1.1條同時規定：“當有足夠經驗或充分資料，認定工程場地及其附近的土或水（地下水或地表水）對建筑材料為微腐蝕時，可有取樣試驗進行腐蝕性評價。否則，應取水試樣或土試樣進行試驗，……”。12.1.1條的條文說明指出：“本條中的‘有足夠經驗或充分資料，認定工程場地水或土對建筑材料為微腐蝕時，指的是有專門研究論證，并經地方主管部門組織審查認可，或地方規范規定，并非個別單位意見。”

2現狀舉例

寒冷地區的有關數據還比較欠缺，例如安陽市至今還沒有一個這樣的“經驗”或“資料”供勘察設計單位使用，以至于造成勘察成本的增加和時間上的浪費。尤其是對地基土的腐蝕性評價，在已知對建筑材料為微腐蝕時，按經驗進行評價確又顯得依據足。

3具備資料

本文以中國典型寒冷氣候新疆阿勒泰地區為例，該地區氣候寒冷，土質含有多種金屬等微量，暖氣輸送多為地下水管道，對于地下建筑施工有大量的經驗，望給予各施工單位以作參考同時結合區域水文地質狀況、區域工程地址狀況、地下水腐蝕原理及標準、地下水和土質對建筑材料腐蝕性檢驗內容，進行了分析和匯總。

4地下水腐蝕原理及標準

地下水一般都含有各種化學成分。當地下水中某種化學成分達到一定含量時，對混凝土等建筑材料就會產生腐蝕作用。例如當地水中含硫酸根離子多時，或H+濃度較高時，水就具有侵蝕性。含侵蝕性CO2的水能溶解混凝土中的鈣質而使混凝土崩解。硫酸根與混凝土作用時能生成硫鋁酸鈣，這種化合物形成時體積要膨脹而使混凝土脹裂。

《巖土工程勘察規范》GB50021-2001中有詳細評價標準，地勘報告一般都會按勘察規范對場地地下水的腐蝕性做出評價。地下水腐蝕性評價中，除根據并給出地下水中各主要離子與分子含量外，還有兩個指標：總礦化度和 PH 值。總礦化度表示地下水總含鹽量的多寡。PH 值表示地下水的酸堿程度： PH 值<5，屬強酸性水;PH=5～7，屬弱酸性水;PH=7 屬中性水或稱純水;PH=7～9 屬弱堿性水;PH>9 屬強堿性水。

5地下水和土質對建筑材料腐蝕性檢驗內容

水和土腐蝕性的測試項目和試驗方法應符合下列規定：

（1）水對混凝土結構腐蝕性的測試項目包括：pH值、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、侵蝕性CO2、游離CO2、NH4+、OH-、總礦化度;

（2）土對混凝土結構腐蝕性的測試項目包括：pH值、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-的易溶鹽（土水比1：5）分析;

（3）土對鋼結構的腐蝕性的測試項目包括：pH值、氧化還原電位、極化電流密度、電阻率、質量損失。

6結論

地下水的腐蝕性主要體現在對鋼筋水泥土建筑的破壞上，因地下水的腐蝕區域多為地表以下建筑，所以地下水的腐蝕是潛移默化，不易發覺的，但是地下建筑的重要性是非常關鍵的，因此一經發現地下建筑被腐蝕所采取的補救措施是非常的困難，需耗費大量的人力物力。該城市市區系統的工程勘察工作已進行了五十多年，已積累了大量地下水對建筑材料腐蝕性評價的資料，和部分土對建筑材料腐蝕性評價的資料。已有資料表明，土在沒有污染源（化工廠、印染廠、制藥廠、醬菜廠等）的情況下對建筑材料為微腐蝕性;淺層地下水由于受人類活動的影響C-離子含量較高，使得分析其對建筑材料的腐蝕性分析評價比土要復雜一些，可能存在平面上的分區性和垂直方向上分帶。深層次的工作由駐安各勘察單位的技術人員組成課題組，把各單位現有資料盡可能搜集上來，匯總后進行分析研究。對現有資料的不足之處進行取樣補充試驗。最終形成可作為地區經驗使用的評價報告。

腐蝕性評價的資料，和部分土對建筑材料腐蝕性評價的資料。已有資料表明，土在沒有污染源（化工廠、印染廠、制藥廠、醬菜廠等）的情況下對建筑材料為微腐蝕性;淺層地下水由于受人類活動的影響C-離子含量較高，使得分析其對建筑材料的腐蝕性分析評價比土要復雜一些，可能存在平面上的分區性和垂直方向上分帶。深層次的工作由駐安各勘察單位的技術人員組成課題組，把各單位現有資料盡可能搜集上來，匯總后進行分析研究。對現有資料的不足之處進行取樣補充試驗。最終形成可作為地區經驗使用的評價報告。

參考文獻

[1] 中華人民共和國建設部.巖土工程勘察規范GB50021-2001 [M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[2] 丁金粟，虞石民，劉彥生.土力學及地基基礎[M].北京：清華大學出版社，2015.

[3] 中華人民共和國建設部.巖土工程勘察規范（GB50021-2001）局部修訂版[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.