水工混凝土溶蚀是环境水作用的产物。水工混凝土的溶蚀类型与环境水质密切相关，按其破坏性质常见以下3 类。

8.4.1.1　溶出型侵蚀作用

其溶蚀机理可用下式表示：

上述反应结果使混凝土中的水泥水化产物（主要指Ca（OH）2）表层碳化，该碳化层在一定条件下可暂时具有阻止水泥水化产物被进一步溶出的作用。但当水的硬度（由钙、镁构成）很低、呈软水时，与之相接触的碳化层是不稳定的，可发生如下反应

8.4.1.2　分解类侵蚀作用

凡引起混凝土介质的碱度下降，导致水泥水化产物的化学性病变，称为分解性侵蚀作用。在发生此类侵蚀过程中，液相—固相之间的碱度平衡具有动态特征，其反应通式为

式中：m，x，n，y 分别为参与反应的物质的摩尔数；aq为液相。

如上述反应持续进行，将使硅酸钙、铝酸钙的水化产物不断分解成无强度的硅胶及铝胶。

按照具体的水质特征，可把分解性侵蚀作用进一步分为酸性型及碳酸型侵蚀作用等。

1.酸性型侵蚀作用

水中的酸性物质（以H＋表征）与水泥水化产物产生中和作用，而后者在反应过程中被逐渐地溶解而流失。现有《规范》以水的pH 值作为评价指标，即当pH≤6.5，此类水具有酸性型侵蚀作用。

2.碳酸型侵蚀作用

其溶蚀机理在于水溶液中含有一定量的溶解状CO2、且其中部分能与水化合形成碳酸，此类碳酸水可使水泥水化产物表层的碳化层—碳酸盐类物质的溶解度明显增大，由此而加剧了水泥水化产物的溶蚀作用。其反应式为

若Ca（HCO3）2不流失，与Ca（OH）2一类水泥水化产物直接接触而又被碳化。其反应式为

式（8.4.5）和式（8.4.6）表明，CaCO3仅是此类侵蚀作用的中间产物，最终将以易溶的Ca（HCO3）2随水流而流失。现有《规范》以水中侵蚀性CO2含量作为评价指标，即当水中侵蚀性CO2≥15mg/L，此类水具有碳酸型侵蚀作用。(www.daowen.com)

显然，不管环境水中是否含有侵蚀性CO2，但只要是软水，就会对与之相接触的碳酸盐类物质发生侵蚀作用，如式（8.4.2）所示。与式（8.4.5）相比较，两者间所不同的只是在侵蚀作用的强度方面存在差异。

8.4.1.3　盐类侵蚀作用

环境水中可含有多种盐类，由此产生的侵蚀作用称为盐类侵蚀作用。其中，以硫酸盐对于混凝土产生的侵蚀作用危害性最大，其侵蚀破坏机理可用下式表示

由于上述反应后生成的新物质（称为钙矾石）的体积明显增大，导致混凝土的体积膨胀而产生次生应力引起破坏作用。另一方面，当水中的浓度较高（＞1000mg/L）时，此类水可与水泥水化产物还产生如下反应

上述3 种类型中，以第1 种类型最为普遍，如我国南方绝大多数大、中型大坝坝前库水均具有软水、溶出型侵蚀作用，见表8.4.1。第2 种类型次之，即在一定的地质环境下，局部地下水呈酸性、且含有一定量的侵蚀性CO2，以至具有酸性型、或酸性型与碳酸型之复合型侵蚀作用，如页岩夹层中有机质的氧化等。而第3 种类型则主要出现于某种比较特殊的地质环境下，如位于黄河中、上游的部分大坝（如八盘峡、盐锅峡以及李家峡水电站等）坝址区，局部地下水中含量高达3000mg/L或以上（见表8.4.2），以至不仅对普通硅酸盐水泥产生侵蚀作用，而且还对抗硫酸盐水泥仍将产生侵蚀作用。

表8.4.1　我国南方部分水电站库水主要水化学特征统计

续表

表8.4.2　八盘峡水电站坝址地下水主要水化学指标统计

注　1.表中序号1～8为坝址左、右岸坡地下水，9～19 则为坝基地下水。
2.各数据为平均值。

上述液—固相之间的物理化学作用，一方面溶蚀了水工混凝土介质中的部分可溶性物质，另一方面也形成了作为溶出液特有的水质特征。在水工建筑物不同部位（如坝体及坝基等），溶出液的水质特征往往是有差异的。

坝体渗水现象主要是坝前库水在渗压作用下，通过坝体裂缝（如不同坝段之间的横缝以及碾压混凝土坝的施工层面等）而发生的。一般而言，坝体渗水的物理化学作用主要为溶出型侵蚀作用。因而，同补给源相比较，坝体渗水溶出液的水质特征可归纳为：①碳酸盐类组分含量有明显的增加，其中及之间含量百分比的变化主要受水的pH 值的控制；②水的TDS值亦有相对明显的增大。坝体不同渗水点之间溶出液的水质差异主要源自与具体渗水点相关的坝体渗流条件的差异。这样，可根据坝体不同部位渗水溶出液中上述两个方面的变化以及pH值的变化，可分析坝体不同部位可能发生的混凝土溶蚀作用及其性态。

表8.4.3 为水东水电站大坝（为碾压混凝土坝）坝体渗水的主要水化学特征统计。可以得出：①坝体渗水水质确实发生了如上述方面的变化，同该水电站坝前库水水质相比较；②不同部位坝体渗水的水质之间存在明显差异，如坝体左、右裂缝渗水与坝体左、右排水管渗水之间。前者呈明显的碱性化，pH＞10.0，TDS＞100.00mg/L，因而水化学类型亦不同于坝前库水；而后者则仅呈弱碱性化，TDS＜100.00mg/L，因而水化学类型相同于坝前库水即为HCO 3 Ca型。究其原因在于：上述不同部位间渗流条件的差异性。根据渗水量观测资料，在上述左、右坝体裂缝部位，渗水量很小；而坝体总渗水量（10～15m3/h，随季节而变化）中相当部分来自坝体左、右排水管。由此认为，左、右坝体裂缝目前不大可能贯穿坝体上下游而限于局部，其形成渗水的坝体内水体的分布特征总体上呈面状散流，只是到了裂缝处才以相对集中的水流出现。正是这种滞缓的水流条件使得液—固相间具有较长的相互作用的时间，从而导致其溶出液与初始液之间的水质差异明显。这里，视碾压混凝土本身为多孔隙低透水性材料。而在坝体左、右排水管部位，水流具有“管道流”的特征，正是这种相对流畅的水流条件使得液—固相间的相互作用的时间很短，从而导致其溶出液与初始液之间的水质差异不明显。可见，根据坝体不同部位的渗水水质特征及其与补给源之间的差异性程度，可以探讨相应部位的渗流特征。即在其他方面相同或相似的条件下，坝体某部位渗水与其补给源之间的水质差异明显，表明之间的渗流滞缓；反之，若坝体某部位渗水与其补给源之间的水质差异不明显或相对接近，则表明之间的渗流相对流畅。

表8.4.3　水东大坝坝体渗水的主要水化学特征统计