酸性腐蚀如何影响富水隧道结构？

衬砌结构受地下水的腐蚀作用是长期的，其腐蚀速度的快慢与地下水中各种腐蚀性粒子的含量有直接关系，特别是酸性粒子的含量对混凝土的腐蚀作用最明显。

1.碳酸侵蚀（钢筋混凝土的碳化作用）

地下水中常含有一些游离的碳酸根（CO23-），当其含量过多时，将对混凝土结构起破坏作用。这是因为混凝土中的氢氧化钙能与碳酸起化学反应，生成碳酸钙（CaCO3），而碳酸钙又与碳酸起化学反应，生成易溶于水的碳酸氢钙[Ca（HCO3）2]，其溶于水中被冲走，上述反应将永远达不到平衡。氢氧化钙将连续不断起化学反应，连续流失，使混凝土中石灰浓度逐渐降低，使硬化了的混凝土结构发生破坏。地下水中含游离碳酸根越多，其侵蚀性也越强烈。若水温较高，则侵蚀速度将加快。

混凝土碳化机理是：水泥与水发生水化反应，在其形成水泥石的同时，将颗粒状的沙粒和有一定强度的骨料石子与其黏结起来，形成一种复杂混合物。混凝土的质地坚硬，是工程结构的主要材料。大约占水泥总量三分之一的水泥参与到混凝土硬化的过程中，通过反应形成结晶状态的氢氧化钙，呈现出非常强的碱性。钢筋混凝土并不是完全密实的，其在水泥硬化作用后，氢氧化钙的碱性作用使钢筋混凝土内部的钢筋表面形成致密均匀的钝化保护膜，避免锈蚀作用的影响。但是由于混凝土不能完全密实，在水泥水化过程中，会出现大小不一、位置不同的气泡与空隙，这些气泡、空隙又与毛细管相互联系，这是水化过程中化学收缩、自由水蒸发所造成的。混凝土在空气中CO2 的影响作用下，氢氧化钙会与其发生化学反应生成碳酸钙，进而使混凝土原有的碱性环境逐步减弱，混凝土中为保护钢筋钝化保护膜，其最低pH>11.5，而碳化结果可使混凝土的pH<9.0，原有的钝化保护膜被破坏，进而导致钢筋开始锈蚀。混凝土中水化产物约占10%～15%，它一方面提高混凝土的碱度，同时也是最不稳定的成分，最容易与酸性介质发生中和反应，使混凝土中性化，其中最主要的就是与氢氧化钙的反应，这一过程会降低混凝土的碱性，形成碳酸钙。因此，这一过程被称为混凝土的碳化现象。混凝土碳化过程的化学反应为(www.xing528.com)

2.一般酸性侵蚀

工业废水及酸雨以地下水形式渗流时，地下水中常含有游离的酸类。这些酸类能与混凝土中的氢氧化钙起作用，生成相应的钙盐。而所生成的钙盐或易溶于水，或在水泥石孔隙内结晶，体积膨胀，产生破坏作用。例如，氢氧化钙与盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）的化学反应为

反应生成的氯化钙（CaCl2）易溶于水；石膏（CaSO4·2H2O）则在水泥石孔隙内结晶，体积膨胀，使水泥石破坏。同时石膏又能与混凝土中的水化铝酸钙起作用，生成水化硫铝酸钙晶体，其破坏性更大。地下水酸性离子浓度越大，即pH 越小时，则侵蚀性越严重。