渾河閘水質(zhì)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)影響淺析

姜 洋，謝海亮，孫 雷

（遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧 撫順113007）

渾河閘（亦稱謨家堡閘）位于渾河中下游，距大伙房水庫75 km，坐落于沈陽市鐵西區(qū)后謨家堡村。渾河閘是沈陽城市防洪的出口控制斷面，擔(dān)負(fù)著沈陽城市的防洪任務(wù)，是渾河沈陽城市的防洪體系的一個重要組成部分。同時渾河閘也是大伙房水庫下游灌溉用水控制工程，擔(dān)負(fù)著沈陽市于洪區(qū)、蘇家屯區(qū)、遼中縣、新民市、和遼陽燈塔等地區(qū)農(nóng)田灌溉任務(wù)。渾河閘主體工程包括攔河閘、渾沙進(jìn)水閘、渾浦進(jìn)水閘，均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，渾河閘的主體安全運行是渾河閘工程安全運行的關(guān)鍵，然而水質(zhì)又是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一個重要因素。

1 水質(zhì)取樣及水質(zhì)分析

1.1 水質(zhì)取樣

根據(jù)DL/T5152-2001《水工混凝土水質(zhì)分析試驗規(guī)程》和實際情況，在閘前的左右岸選取代表性的點分別采集水樣，并編號為1（左岸）、2（右岸），用石蠟進(jìn)行密封，并及時送回實驗室進(jìn)行水質(zhì)分析，以防止水溶性氣體進(jìn)入和水變質(zhì)影響檢測結(jié)果。

1.2 水質(zhì)分析及結(jié)果

按照SL352-2006《水工混凝土試驗規(guī)程》和DL/T5152-2001《水工混凝土水質(zhì)分析試驗規(guī)程》對水樣進(jìn)行了試驗，分別對Ca2+，Mg2+，cl-，SO42-，HCO3-，CO32-，PH值、總酸度、強酸酸度、總堿度、重碳酸鹽堿度、總硬度、碳酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度、游離CO2，侵蝕CO2等的含量進(jìn)行了測定。得出成果如表1。

表1 水質(zhì)分析成果

2 對混凝土及鋼筋的腐蝕評價

2.1 對混凝土的腐蝕評價

根據(jù)GB50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》的規(guī)定，影響混凝土的主要指標(biāo)有：碳酸氫根、二氧化碳、pH值、鎂離子、硫酸根離子。這些指標(biāo)對混凝土的腐蝕分為三類：分解類（碳酸氫根、二氧化碳、pH值）、分解結(jié)晶類（鎂離子）、結(jié)晶類（硫酸根離子）。其中各項指標(biāo)對混凝土的影響如下：

1）pH值：影響混凝土的耐久性，堿性太強或太弱都會與水中的硫酸鹽等離子反應(yīng)，會使混凝土失去強度及粘結(jié)性，影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全，pH值一般在6.8~7.8之間。

2）碳酸氫根、二氧化碳：侵蝕性二氧化碳含量過高，碳酸氫根離子含量過低，對混凝土腐蝕性越強。其中二氧化碳可以使混凝土發(fā)生碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)是二氧化碳在水的作用下與氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸氫鈣，使混凝土中的氫氧化鈣含量降低，碳化反應(yīng)引起混凝土的收縮，使混凝土發(fā)生微細(xì)裂縫，降低混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。碳酸氫根和二氧化碳可以構(gòu)成一個溶解平衡，為了抑制碳化反應(yīng)碳酸氫根離子含量應(yīng)大于1 mmol/L，水中侵蝕二氧化碳的含量應(yīng)小于15 mg/L。

3）鎂離子：鎂離子在一定條件下可以與氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土受到腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的安全。水中的鎂離子應(yīng)小于1 000 mg/L。

4）硫酸根離子：可以與混凝土中的鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣，使混凝土的體積增大，產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，水中硫酸根離子的含量應(yīng)小于200 mg/L。

根據(jù)GB50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》的規(guī)定，得出渾河水中各指標(biāo)對混凝土的影響如表2所示。

表2 渾河閘水質(zhì)對混凝土的影響

2.2 對鋼筋的腐蝕評價

根據(jù)GB50021-2001的規(guī)定，對鋼筋影響最大的是氯離子的含量。氯離子是較強的去鈍化劑，當(dāng)濃度達(dá)到一定的臨界值會與鋼筋中的鐵、水和氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理：

進(jìn)而使鋼筋局部發(fā)生腐蝕，在腐蝕的過程中還起到了催化的作用。使鋼筋的結(jié)構(gòu)得到破壞，影響鋼筋混凝土的強度，促使渾河閘的主體工程受到影響。氯離子對鋼筋的影響分為長期浸水和干濕交替兩種情況，水中氯離子的含量長期浸水應(yīng)小于10 000 mg/L，干濕交替時應(yīng)小于100 mg/L。根據(jù)GB50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》的規(guī)定，得出渾河水中的氯離子對鋼筋的影響如表3所示。

表3 渾河閘水質(zhì)對混凝土的影響

3 結(jié) 語

通過對渾河閘上游水質(zhì)分析得出以下主要結(jié)論及建議：

1）目前渾河閘水質(zhì)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕，可以保證閘體在此水質(zhì)條件下安全運行。

2）為更好地掌握水環(huán)境對渾河閘工程的影響，應(yīng)該定期對渾河閘上游的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測分析，為渾河閘工程的安全運行提供技術(shù)支持，使渾河閘工程發(fā)揮最大的效益。

3）定期分析的結(jié)果應(yīng)該備案存檔，以供今后渾河閘上下游修筑鋼筋混凝土建筑物作為參考。

4）沈陽市政府應(yīng)該加強對渾河的治理，促使水質(zhì)的提高，進(jìn)而延長渾河閘工程的使用壽命。

［1］DL/T5152-2001，水工混凝土水質(zhì)分析試驗規(guī)程［S］.北京：中國電力出版社，2002.

［2］SL352-2006，水工混凝土試驗規(guī)程［S］.北京：中國水利水電出版社，2007.

［3］GB50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［4］李文森，栗永基.巖灘水電站大壩水環(huán)境檢測及水質(zhì)初步分析［J］.紅水河，2011（4）：17-21.

［5］李學(xué)智.混凝土中的氯離子的危害及防治措施［J］.混凝土，2006（10）.