第２０卷第３期 ２０１４年３月 水利科技与经济 Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ Ｖｏ１．２０ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．，２０１４ ：ｏｒ１．区地下水腐蚀介质对混凝土 腐蚀性分析 封竞业 （伊犁河流域开发建设管理局，乌鲁木齐８３００００） ［摘要］恰甫其海水利枢纽属地下水硫酸盐含量高的区域。通过对山体地下水补给、基岩化 学成分、水质变化等多方面影响因素的分析，在工程建设期采取了可行的应对措施，大幅度提 高普通水泥混凝土抵抗硫酸盐侵蚀的能力，确保了水工建筑物的安全运行。 ［关键词］防腐措施；硫酸盐；侵蚀介质；地下水；双掺技术 ［中图分类号］ＴＶ５２ ［文献标识码］ Ｂ ［文章编号］ １００６—７１７５（２０１４）０３—０１５０—０２ 给，随季节变化，其水量贫乏；左岸地下水补给量相对较 １工程区地质概况 恰甫其海水利枢纽工程区处于北天山西部东西向复 杂构造带内，含ＮＥ向、ＮＷ向和ＥＷ向三大构造体系，其 中ＥＷ向构造体系含四大复背斜、三大断陷盆地和六大边 界断裂，呈近ＥＷ向展布。乌孙山为区内主要分水岭，山 脉呈东西向延伸，其南北宽２０ ｋｍ，山顶海拔高程１ ４００～ ２ ３００ ｍ，山脊线明显，断裂构造发育，冲沟深切，近坝址区 附近Ⅱ级夷平面清晰。 大，除受附近大气降水的补给外，还接受坝区以远地下水 的补给。 ２）坝区两岸地下水主要由贮存于两岸基岩弱风化 层下部一微风化岩体裂隙和断层带内构造裂隙水和 存 于基岩表面风化裂隙及弱风化层上部裂隙和断层带内的 风化裂隙水两部分组成。其中，基岩表部的风化裂隙水 仅在降雨或春季冰雪消融时存存。 ３）弱风化层下部一微风化岩体属于微一极微透水 层，仅在个别断层带含有脉状分布的地下水，其分布不 均，连通性差，处于微循环状态。 ２坝址区地质条件 ２．１地形地貌特征 坝址区河谷深切呈“Ｖ”型，大致对称，岸坡陡立。两 岸山顶为Ⅱ级夷平面，海拔高程１ １３０～１ ２７０ ｍ，相对高 差２４０～３７０ Ｉｌｌ，岩层陡立，岩体结构及风化程度的差异， 使两岸坡顺河谷方向形成沟梁相间的梳状地形，地形凌 乱。 ４）两岸地下水主要沿裂隙网络及断层带向最低侵 蚀基准面排泄０ Ｊ。 ３．２地下水的水化学类型及动态规律 地下水的水化学类型及动态规律是评价地下水对混 凝土腐蚀性的重要环节。坝区河水为重碳酸钾钠型水， ｓＯｊ一含量４４．２～６３．４ ｍｇ／Ｌ，水质优良，对普通水泥无腐 蚀性。两岸分布的基岩裂隙水为硫酸钙镁型水，无色、无 味、透明或半透明状，ｐＨ值＝６．５８～９．３，钻孔地下水中 ｓ０ 一含量均大于５００ ｍｇ／Ｌ，表而坝区两岸基岩裂隙水对 普通水泥具有强腐蚀。 ２．２地层岩性 坝区两岸大部分基岩裸露，出露石炭系下大哈拉军 山组凝灰岩、泥晶灰岩和少量凝灰岩砂岩属中硬一坚硬 岩，呈中厚一厚层状，不同岩性相间分布，其中泥晶灰岩 相对软弱，以中厚层为主，抗风化能力较弱，地形上多呈 梳状地形的沟槽。 ３．３地下水中腐蚀性介质ｓＯ 一的来源 坝区地下水中腐蚀性介质的来源是大气降水在入渗 和向坝区的运移过程中，溶滤第 系和第四系地层中分 布的硫酸盐矿物——石膏，从而使地下水中含有较高浓 据岩石鉴定报告，凝灰岩为凝状结构、块状构造，主 要由玻屑和火山灰组成，晶屑少量，玻屑含量约占４０％， 火山灰均已变为隐晶状的长英质和绿泥石，含量约５６％， 度的腐蚀介质ＳＯ 一，其含量随着季节的不同而有所变化。 其余为长石、石英和少量铁质。泥晶灰岩主要由微晶一 粉晶碳酸盐矿物质组成，其含量９５％，铁质呈粉尘状均匀 的分布于岩石中…。 ４坝区地下水对水工建筑物的腐蚀 陛砰 ｒ 环境水对混凝土的腐蚀实质上是侵蚀介质对混凝土 的水泥石的腐蚀。侵蚀介质随载体——环境水侵入混凝 土空隙中与Ｃａ（ＯＨ），和ＣＡＨ发生化学反应，坝 地下水 对普通水泥产生硫酸盐结晶性侵蚀。水中硫酸盐类与混 ３ 坝区水文地质条件 ３．１ 坝区地下水的补给、贮存、径流与排泄 １）坝区右岸地下水主要受附近地区大气降水的补 ［收稿日期］２０１３—１１—１８ ［作者简介］ 封竞业（１９８０一），男，湖南蓝山人，工程师，主要从事水利 程建设管理及运行管理Ｔ作 ｌ５０— 封竞业：坝区地下水腐蚀介质对混凝土腐蚀性研究分析 凝土中的固态游离石灰质或水泥石作用产生结晶，结晶 体的体积增大，产生膨胀压力，从而导致混凝土破坏。反 应式如下： 第３期 坝区防腐措施采用内防腐和外防腐两种。 ５．１ 内防腐措施 内防腐是水工建筑物自身的防腐，通过双掺技术（粉 煤灰、减水剂）改善水泥浆体在低浓度侵蚀液中的孔结构， 使大孔数量减少，孔径细化；降低水泥石液相中ｃａ 和 ＯＨ一的浓度，减少及延迟侵蚀破坏产物——石膏和钙钒石 Ｃａ（ＯＨ）２＋ｓ０：一＋２Ｈ２Ｏ－－￣ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ ＋２ＯＨ一 ３ＣａＳＯ４‘２Ｈ２０＋ＣＡＨ＋Ｉ９Ｈ２Ｏ—｝３ＣａＯ・Ａｅ２Ｏ３‘ ３ＣａＳＯ４・３１Ｈ２Ｏ 从坝区两岸地下水中侵蚀介质ＳＯ 一浓度分析，地下 的形成，大幅度提高普通水泥混凝土抵抗硫酸盐侵蚀的能 力。坝区地下水为硫酸钙镁型水，有的部位地下水硫酸根 离子（ｓｏ； ）浓度超过２ ０００ ｍｇ／Ｌ，因此混凝土配合比设计 时考虑硫酸根离子浓度大小，分别采用高抗硫酸盐水泥或 中高抗硫酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。本工程混凝土天然 水ｓ０ 一的含量多在５００—２ ３００ ｍｇ／Ｌ之间变化，属强腐 蚀，对未采取防护条件的混凝 ｋ破坏程度是在一年内混 凝土强度降低２０％以上…。 ５ 水工建筑物防腐处理措施 水工建筑物主要遭受弱风化带上部一强风化层以上 分布的暂时性地下水的腐蚀。根据坝区两岸地下水ＳＯ 一 浓度、建筑物临水环境和腐蚀 度选择不同的防腐措施。 砂砾石为具有潜在碱活性骨料。试验结果表明，掺２０％粉 煤灰就能有效抑制混凝土碱一骨料反应。为此配合比设计 时考虑掺粉煤灰不低于２０％，见表１ｌ２ Ｊ。 表１ 泄水建筑物各部位混凝土主要施工参量比 注： 硅粉； 膨胀剂 ５．２外防腐措施 根据建筑物临水环境腐蚀介质ＳＯｉ一浓度、侵蚀时间 和水压力等因素，恰甫其海工程受侵蚀环境的影响，对主 体工程主要采取以下防腐处理措施： 腐蚀破坏，通过对坝址区水文地质的勘探及水位水质长 期观测，掌握了坝区地下水的补给、贮存、渗流和排泄条 件，对地下水水质、矿物类型及腐蚀介质ＳＯｊ一来源做了 详尽的分析论证，采用双掺（粉煤灰、减水剂）技术和防水 层保改善和提高了普通水泥配制的混凝土的抗硫酸 盐性能，效果明显，防腐措施安全、有效，技术、方法值得推 广 １）防渗帷幕。位于弱风化一微风化岩体内的地下 水位以下，位于微一极微透水 体中，侵蚀程度会大幅度 降低，采用抗硫酸盐水泥做防腐处理。 ２）黏土心墙垫层。主要遭受强一弱风化上部分布 ［参考文献］ ［１］水利水电勘测设计院．坝区地下水对混凝土腐 蚀性专题研究报告［Ｒ］．乌鲁木齐：水利水电勘 测设计院，２００１． ［２］中国水利水电科学研究院．恰甫其海水利枢纽丁程 竣工验收技术鉴定报告［Ｒ］．北京：中国水利水电科 学研究院，２０１２． （编辑：赵琳琳） 的暂时性地下水的侵蚀，同结灌浆采用抗硫酸岩水泥，垫 层砼采用表面加护层的方法，加一层５０ ｃｍ的抗硫酸盐水 泥形成保护壳板，而内部采用双掺普通水泥抗腐蚀。 ３）各水工隧洞闸井及地面厂房，部分采用抗硫酸盐 水泥，或普通水泥加防护层及保护壳板的方法防腐。 ６评价结论 坝址区两岸裂隙水的腐蚀介质ＳＯ：一对混凝土产生
