碳酸性侵蝕

碳酸性侵蝕是碳酸鹽類物質受環境水侵蝕的一種類型。當環境水（如某些礦泉水）中含有過多的游離碳酸時，硬化水泥漿體中的氫氧化鈣與碳酸發生作用，生成易溶於水的碳酸氫鈣，致使混凝土遭受破壞。環境水中含游離碳酸多，水溫高，破壞作用就強烈。

基本介紹

• 中文名：碳酸性侵蝕
• 外文名：carbonic acid attack
• 破壞對象：水泥混凝土
• 領域：水利工程

簡介

地下水的侵蝕性主要指水對碳酸鹽類物質(如石灰岩、混凝土)的侵蝕能力。地下水的這種侵蝕可分為碳酸性侵蝕(分解性侵蝕)、硫酸性侵蝕(結晶性侵蝕)及鎂化性侵蝕。

侵蝕原理

碳酸性侵蝕主要取決於水中侵蝕性CO₂的存在及其含量的多少。由於地下水中含有游離CO₂，當其與碳酸鹽類物質接觸時，便可發生下列化學反應：

CaCO₃+H₂O+CO₂ → Ca²⁺+2HCO₃^-

這是一個可逆反應，當水中有一定數量的HCO₃^-存在時，就必須有一定數量的溶解於水的CO₂與之平衡。溶解於水中的CO₂，稱為游離CO₂。如果游離CO₂的含量能使上述反應式既不向左也不向右進行，即反應達到平衡狀態，這時的CO₂稱為平衡CO₂；如果水中的游離CO₂含量超過平衡CO₂時，上述反應就要向右進行，即當遇到 CaCO₃物質時，就要發生溶解，而使水中HCO₃增加，以趨達到新的反應平衡。因此，水中超過平衡量的那一部分CO₂，其中要有一部分用於新增加的HCO₃^-的平衡，而另一部分CO₂則消耗於對碳酸鹽的溶解，這部分被消耗的CO₂稱為侵蝕性CO₂。地下水中有一定量的侵蝕性CO₂存在，水便具有了侵蝕性。

相關侵蝕類型

（1）硫酸性侵蝕。當硫酸根含量大的水滲入碳酸鹽類物質或混凝土中時，可形成使碳酸鹽類物質或混凝土膨脹和破壞的鹽類，從而產生硫酸性侵蝕。例如生成CaSO₄·2H₂O時，其體積增大一倍。因此可使混凝土構築物結構脹松而破壞。

（2）鎂化性侵蝕。水中含有大量鎂離子時，將產生鎂化性侵蝕。含有大量鎂鹽（如MgCl₂）的水，對水泥的破壞表現為MgCl₂與混凝土中結晶的Ca(OH)₂起交替反應，結果形成Mg(OH)₂和易溶於水的CaCl₂而破壞混凝土。

此外，當水中含有大量的O₂、H₂S，且pH值較低時，其對井下各種金屬設備，如水泵、金屬管道、鋼軌、支架、採掘機械等，有較強的腐蝕作用。