由于地下水在运动过程中与各种岩土相互作用、溶解岩土中可溶物质等原因，使地下水成为一种复杂的溶液。研究地下水的物理性质和化学成分，对于了解地下水的成因与动态，确定地下水对混凝土等的侵蚀性，进行各种用水的水质评价等，都有着实际的意义。

一、物理性质

地下水的物理性质包括温度、颜色、透明度、嗅（气味）、味（味道）和导电性等。地下水的温度变化范围很大。地下水温度的差异，主要受各地区的地温条件所控制，通常随埋藏深度不同而异，埋藏越深的，水温越高。

地下水一般是无色、透明的，但当水中含有某些有色离子或含有较多的悬浮物质时，便会带有各种颜色和显得混浊。如含有高价铁的水为黄褐色，含腐殖质的水为淡黄色。

地下水一般是无臭、无味的，但当水中含有硫化氢气体时，水便有臭蛋味，含氯化钠的水味咸，含氯化镁或硫化镁的水味苦。

地下水的导电性取决于所含电解质的数量与性质（即各种离子的含量与离子价），离子含量越多，离子价越高，则水的导电性越强。

二、主要化学成分

1. 地下水中常见的成分

地下水不断与岩石作用，溶解了岩石中各种可溶成分，使地下水成为一种复杂的天然溶液。目前，在地下水中已经发现的化学元素有60多种。地下水中的这些化学成分通常以离子状态、化合物状态和气体状态存在，而以离子状态存在为最多。

地下水中含有数十种离子成分，常见的阳离子有H＋、Na＋、K＋、Mg2＋、Ca2＋、Fe2＋、 Fe3＋、Mn2＋等；常见的阴离子有OH－、Cl－、、、、、、等。上述离子中的 C1－、、、Na＋、K＋、Mg2＋、Ca2＋等7种是地下水的主要离子成分，它们分布最广，在地下水中占绝对优势，它们决定了地下水化学成分的基本类型和特点。

地下水中含有多种气体成分，常见的有O2、N2、CO2、H2S。

地下水中呈分子状态的化合物（胶体）有Fe2O3、A12O3和H2SiO3等。

2. 氢离子浓度（pH值）

氢离子浓度是指水的酸碱度，用 pH 值表示。pH＝lg [H＋]。根据 pH 值可将水分为5类（见表4.3）。

表4.3 水按 pH 值的分类

地下水的氢离子浓度主要取决于水中、和 H2CO3的数量。自然界中大多数地下水的 pH 值在6.5～8.5之间。

氢离子浓度为一般酸性侵蚀指标。酸性侵蚀是指酸可分解水泥混凝土中的 CaCO3成分，其反应式为

CaCO23+ 2H +→ Ca(HCO3 )2+Ca2+(www.daowen.com)

3. 总矿化度

水中离子、分子和各种化合物的总量称为总矿化度，以 g / L 表示。它表示水的矿化程度，通常以在 105～110 °C 温度下将水蒸干后所得干涸残余物的含量来确定。根据矿化程度可将水分为5类（见表4.4）。

表4.4 地下水按矿化度分类

矿化度与水的化学成分之间有密切的关系：淡水和微咸水常以为主要成分，称为重碳酸盐水；咸水常以为主要成分，称为硫酸盐水；盐水和卤水则往往以C1－为主要成分，称为氯化物水。

高矿化水能降低混凝土的强度，腐蚀钢筋，促使混凝土分解，故拌和混凝土时不允许用高矿化水，在高矿化水中的混凝土建筑亦应注意采取防护措施。

4. 水的硬度

水中 Ca2＋、Mg2＋的总含量称为总硬度。将水煮沸后，水中一部分 Ca2＋、Mg2＋的重碳酸盐因失去CO2而生成碳酸盐沉淀下来，致使水中Ca2＋、Mg2＋的含量减少，由于煮沸而减少的这部分Ca2＋、Mg2＋的总含量称为暂时硬度。其反应式为

Ca2＋＋2→Ca CO3＋H2O＋CO2

Mg2＋＋2→Mg CO3＋H2O＋CO2

总硬度与暂时硬度之差称为永久硬度，相当于煮沸时未发生碳酸盐沉淀的那部分Ca2＋、Mg2＋的含量。

我国采用的硬度表示法有两种：一种是德国度，每一度相当于1 L水中含有10 mg的CaO或7.2 mg的MgO；另一种是每升水中Ca2＋和Mg2＋的毫摩尔数。1 毫摩尔硬度＝2.8德国度。根据硬度可将水分为5类（见表4.5）。

表4.5 水按硬度的分类

三、地下水的评价

在工程建设中，地下水水质评价的目的主要是为了满足生活用水、机械用水和工程用水等对水质的要求。

生活用水以国家颁布的《生活用水水质检验方法》为标准，以保证身体健康为主要目的。

工业用水采用相关部门制定的水质标准，主要考虑水垢对热压力容器的影响和水对金属材料的腐蚀问题。

工程用水主要是施工拌和混凝土用水，其水质标准主要是：pH 不得小于4； 的含量不超过 1 500 mg/L；此外不得使用海水或其他含有盐类的水，不得使用沼泽水、泥炭地的水、工厂废水及含矿物质较多的硬水拌和混凝土，含有脂肪、植物油、糖类及游离酸等杂质的水也禁止使用。