- 文献综述（或调研报告）：
- 前言
伴随着我国经济持续发展和城市化进度的提高，我国城市生活污水、工业废水的排放量也变得越来越大。根据前人的相关调研显示，我国城市内部和周边自然水体均受到了不同程度的污染，其硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子及亚硝酸根离子还有氢离子（pH值）普遍超标。与这些污水以及离子含量超标的自然水发生直接接触的，往往都是运送污水或是半浸泡于天然水体中的钢筋混凝土结构，他们受到的化学腐蚀往往会远超出最初的预计，使得其耐久性受到极大考验，维护周期普遍缩短。桥梁墩柱作为桥梁结构的主要受力部件和支承构件之一，一旦因为各种离子环境下的化学腐蚀发生强度削减，就会形成极大的安全隐患。在这样的大环境下探究污水环境下的桥梁墩柱的腐蚀机理，并探究针对其的防治政策，就显得十分有意义。
- 国内外相关研究
目前公认的CO2对混凝土最大的影响在于破坏混凝土的碱性环境使得pH值降低，然后导致钢筋钝化膜溶解使得钢筋极易锈蚀。CO2破坏混凝土碱性环境的机理主要是与混凝土中的碱性成分反应，具体的主要有CO2与弱碱性的Ca(OH)2反应生成中性的CaCO3；CO2与强碱性的KOH和NaOH反应生成弱碱性碳酸盐，从而降低pH值。但是CO2易溶于水，在水下环境一般不会发生碳酸腐蚀，不过在水面环境，特别是混凝土结构水位附近，这种腐蚀极易发生。
D. Jacques等在比利时原子能研究中心中的进度报告中指出，混凝土的化学降解发生顺序对外部水的成分含量不敏感，基本上是以一种固定的四阶段模式依次反应；与之相反的是，化学降解溶解反应的持续时间很大程度上取决于外部水的成分。D. Jacques的研究小组得出的结论，当外部水受到大气干沉降与土壤生物活动影响时，其对混凝土的侵蚀性会显著提高。
郭高峰在其硕士学位论文中设计了一系列侵蚀性CO2环境模拟实验，通过制备不同浓度CO2的水溶液并通过调整水流速度分别进行了浸泡、流淌、冲刷等不同侵蚀形式的模拟。得到结论：CO2对混凝土的侵蚀反应分为三个阶段，第一阶段为表面碳化阶段；第二阶段为稳定腐蚀阶段，此时混凝土腐蚀区由内到外分为三层，即水化硅酸钙溶解层、碳酸化层以及凝胶层；第三阶段为局部劣化加速阶段，主要是由于凝胶层开裂。他的研究表明，CO2对混凝土的化学腐蚀有两重：混凝土碳化与碳酸腐蚀。
Cl-离子因为其离子结构小，具有极强的渗透性。特别是混凝土出现裂缝后，氯离子就会从裂缝中大量进入，然后沿着混凝土内部的毛细管和微裂缝快速扩散。不过也正因此，高抗渗混凝土一般不需要考虑氯离子腐蚀。一旦氯离子接触到钢筋，就会腐蚀钢筋的钝化膜，然后造成钢筋腐蚀。氧化铁质脆、体积大而且吸水性强，锈蚀一旦开始就会快速发展。此外，氯离子还会与钢筋发生电化学反应，电化学腐蚀非常迅猛，会造成钢筋横截面快速破坏。
房久鑫在其硕士学位论文总结了氯离子在混凝土中的运输机理并对其进行了理论阐述。氯离子对混凝土中水泥成分的影响并不显著，但他会造成混凝土中钢筋的快速腐蚀。这种腐蚀主要是基于电化学反应，因此混凝土开裂与否会对氯离子引发的钢筋腐蚀的反应速率造成显著影响。钢筋的电化学腐蚀有宏电池腐蚀和微电池腐蚀，前者导致钢筋坑蚀，后者导致均匀腐蚀，显然前者对强度的影响更大。而宏电池腐蚀主要发生在混凝土出现横向裂缝之后。
硫酸根离子对混凝土的腐蚀主要是结晶性腐蚀，即与水泥成分发生化学反应生成新的化合物，而新的化合物的摩尔体积大于原有的化学成分，导致混凝土胀裂甚至钢筋变形。硫酸根腐蚀的机制主要是钙矾石和石膏类矿物的生成。臭名昭著的“水泥杆菌”即为钙矾石的别称，其首先与Ca(OH)2生成CaSO4即石膏，体积初步膨胀；石膏进一步与水泥中C-A-H反应，体积再次膨胀。Ca(OH)2的体积在反应后会总计膨胀2.5倍，进而对周遭形成极大的膨胀应力，严重时使得水泥崩解。除结晶性腐蚀外，如果环境中含有硫酸镁，还会造成混凝土pH值下降以及C-S-H凝胶脱钙破坏，其机理是MgSO4与Ca(OH)2反应，同时生成石膏和难溶的Mg(OH)2，大量消耗OH-离子。
王佳林在硕士论文中研究了硫酸盐与氯盐对混凝土的耦合腐蚀机理，即当氯离子浓度过高时，氯离子与溶液中的AFm相发生反应生成水化氯铝酸盐导致AFm相浓度降低，破坏AFm与溶解中AFm相的化学反应平衡使得AFm继续溶解，进一步释放硫酸根离子。当硫酸根离子浓度过高时，反应逆向进行，AFm相大量消耗，引起水化氯铝酸盐溶解，进一步释放氯离子。可见，渗入到混凝土中的硫酸根离子与氯离子之间存在复杂的相互作用。
1945年美国人Parker提出，混凝土的失效与微生物的新陈代谢有关。这里的微生物主要是两种：硫氧化细菌和硫酸盐还原菌。前者将H2S氧化为硫酸，进而腐蚀混凝土或是与Ca(OH)2反应生成钙矾石导致硫酸盐腐蚀；后者将硫单质与有机硫还原成H2S并释放到空间中。当环境比较密闭，生成的H2S不能快速扩散或溶解时，就会导致上述反应的发生。
荣辉等人进行了污水半浸环境下混凝土的微生物腐蚀研究，他们选用了单独培养的硫氧化细菌，并提取了城市污水处理厂中取的的污水。实验一组是灭菌后的污水为对照组，一组是混合菌液的灭菌后的污水为实验组，通过这样的手段来排除杂菌的干扰。实验结果出乎意料，对照组的腐蚀明显强于实验组。这主要是因为微生物的活动会在混凝土表面形成一层凝胶状粘性生物膜，这会使混凝土与外部环境隔离，反而减缓了污水中离子对混凝土的腐蚀。然而实验组在气液分界处腐蚀特别严重，这与最初的设想相同，由于同时存在丰富的H2S与O2使得微生物活动极为频繁，导致严重的硫酸盐腐蚀
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