水泥石的侵蚀破坏及其防治措施

已经硬化了的水泥结石，可能会遭遇水、许多盐类和酸性溶液的侵蚀破坏。对灌浆工程来说，应主要考虑以下两种类型的破坏。

（1）溶出型侵蚀。前面已提到，只在拌和水量不太多时，液体中的石灰浓度很快达到了极限平衡，水泥才不被继续分解，而转入水化并使水化物稳定地存在。如果有另外的新水（矿化度低的软水）不断地从结石内部孔隙中透过，它就会不断地将其中的石灰溶解并带出，使已经硬化了的水化硅酸钙和铝酸钙遭受分解，盐基性降低。其结果，将使这些原来已经固化了的化合物最后只剩下一些没有粘结性的、松散的二氧化硅、氧化铝和氧化铁残渣。

如果在渗透水中含有二氧化碳气体、有机酸或无机酸，使水成为酸性的，它的侵蚀破坏作用就会更大；破坏的程度和速度随pH值的降低（酸度增大）而增大。

天然水呈现酸性的主要原因，是水中混进了二氧化碳气体和腐殖酸。二氧化碳首先与水泥结石中的氢氧化钙化合成碳酸钙［Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O］，然后将象碳酸盐岩石被溶解那样，再将碳酸钙化合成易溶的碳酸氢钙［CaCO3+HCO3→Ca（HCO2）2］被水流带走。

在第十五届国际大坝会议上，由尤利欧·奥德森发表的《水泥灌浆的耐久性》一文中，曾对上述破坏的可能性问题发表了看法：说他曾经不止一次地了解到，已按最严格的施工规范灌过浆的一些坝，在运行若干年以后，又不得不再度进行补灌。他把造成这种问题的原因归之于上述原因对水泥石引起的破坏，使原来灌浆效果严重衰减。但他同时又指出，随着时间的推移，帷幕的防渗性能反而得到改善，这是因为在地下水中悬浮运移的粘土和粉土颗粒能使帷幕自行封闭。

据估计，当水泥结石本身的密实性达到几乎不能透水程度时，上述的侵蚀破坏作用就会很小，帷幕的防渗效果完全可以从悬移质的沉积中得到补偿。所以，防止溶出型侵蚀破坏的办法，在于提高水泥石的密实性。(www.xing528.com)

（2）硫酸盐侵蚀。各种碱的硫酸盐，对水泥结石都有显著的侵蚀作用。硫酸钠、硫酸钾、酸硫胺以及各种其它的硫酸盐，都能与水泥结石中的游离氢氧化钙化合，而生成硫酸钙；还能与水化铝酸钙作用，而生成硫铝酸钙。现仅以硫酸镁为例说明如下：

硫酸镁比其他硫酸盐具有更大的侵蚀作用。它除了能与铝酸钙和氢氧化钙都有作用以外，还可分解水化硅酸钙。如果把硅酸三钙或硅酸二钙放进硫酸镁溶液中，硫酸钙（石膏）晶体就很快形成，其反应如下：

从氢氧化钙转化为石膏，其固体体积将是原来的2倍以上，由水化铝酸钙和石膏化合成硫铝酸钙时，体积也有相当大的增长。结果，将在结石体内产生肿胀应力给结构物以损伤。当水中硫酸镁的含量超过7500mg/L时，将发生镁盐及石膏复合型侵蚀，破坏性更大，最后将导致水泥结石的溃散。

对硫酸盐型侵蚀有较好抵御作用的，是火山灰质水泥和矿渣水泥，因这两种水泥中掺有较多的火山灰质和碱性高炉矿渣，可以使水泥结石孔眼中的石灰浓度大大降低；使盐基性高的水化铝酸盐转化为盐基性低的，结果就使具有危害性的硫铝酸钙和石膏都难以形成。但是，前已述及，这两种水泥都不太适用于灌浆。因此，当查得被灌浆的地区地下水中硫酸盐含量超过规定界限时，应尽量选用专门的抗硫酸盐侵蚀的硅酸盐水泥。