隧道衬砌混凝土溶蚀破坏与防治措施

庞佳玮，周莹，李勇泉，穆松，伍洲，刘凯

（1.广东华陆高速公路有限公司，广东 广州 510623；2.高性能土木工程材料国家重点实验室，江苏 南京 210008；3.江苏苏博特新材料股份有限公司，江苏 南京 211103；4.广东省路桥建设发展有限公司，广东 中山 528463）

1 隧道衬砌混凝土溶蚀破坏机理分析

隧道衬砌混凝土在渗漏水的作用下易发生溶蚀破坏。隧道衬砌渗漏水有软水和酸性水，软水即水中化学成分较少，其对隧道衬砌的破坏主要来自于水的溶蚀作用；当水中溶有CO2、SO2等酸性气体时，会形成不同酸度的水，对衬砌混凝土的溶蚀作用更加复杂。当环境水中含有多种微生物成分时，微生物新陈代谢产物也会对衬砌混凝土产生破坏。

1.1 软水溶蚀

环境水中的Ca2+浓度较低，混凝土内部孔溶液中Ca2+浓度相对较高，外界环境与混凝土孔溶液之间Ca2+浓度有很大差异。在浓度梯度的作用下，混凝土孔隙中的Ca2+传输到环境水中，导致孔溶液中的Ca2+溶出。软水溶蚀的本质是扩散，扩散持续，Ca2+会不断流失，进而导致C-S-H凝胶溶解、混凝土碱度降低，使材料性能下降、结构耐久性变差[1]。软水溶蚀的主要作用对象是水泥水化产物Ca（OH）2和C-S-H凝胶，它们先后溶出导致混凝土孔隙率增大、强度下降，从而进一步使其耐久性下降，结构使用寿命缩短。

1.2 化学溶蚀

化学溶蚀的种类通常有硫酸盐、碳酸盐、镁盐和氯盐。环境水中的SO42-与水泥水化产物中的Ca(OH)2发生反应生成石膏，石膏又与水化铝酸钙反应生成钙矾石，随着反应的进行，水化铝酸钙逐渐消耗完全，SO42-继续与Ca(OH)2反应生成石膏，其反应式如式（1）所示。……