胶凝材料学36

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1、硅酸盐水泥的化学侵蚀（ChemicalAttack）主讲：蔡淑芳组员：张立元田丽影内容含碱溶液侵蚀4淡水侵蚀酸和酸性水侵蚀硫酸盐侵蚀123提高抗蚀性的措施54硅酸盐水泥的化学侵蚀（ChemicalAttack）硅酸盐水泥硬化后（硬化水泥浆或水泥石），在通常的使用条件下，一般具有较好的耐久性。但是，在某些腐蚀性介质（Aggressivemedia）的作用下，会产生化学变化而被侵蚀。——水泥石的化学侵蚀。轻者，影响外观质量；严重，强度降低，甚至崩溃破坏。淡水酸和酸性水硫酸盐溶液碱溶液侵蚀环境常见使水泥石遭受侵蚀的环境介质：1.淡水侵蚀（WaterAttack）工业冷凝水、蒸馏水、天

2、然的雨水以及含重碳酸盐很少的河水和湖水，均属于软水。硅酸盐水泥硬化浆体如果长期与这些水分接触，由于水的浸析作用，其中的一些固相组分，特别是Ca(OH)2等，将按照溶解度的大小，依次逐渐被水溶解，产生溶出性侵蚀，最终能导致破坏。CH被溶出→结构疏松→溶蚀加速→水泥石液相中CH浓度降低→其他水化产物分解淡水侵蚀破坏过程：例如：水化硅酸钙和水化铝酸钙在软水中才发生侵蚀的机理人工碳化将与软水接触的混凝土，事先在空气中碳化。Ca(OH)2+Ca(HCO3)2CaCO3+H2O生成的CaCO3几乎不溶于水，堆积在水泥石的孔隙中；形成密实的保护层。Ca(OH)2与渗入混凝土中的CO2或其他酸性

3、气体发生化学反应的过程2.酸和酸性水侵蚀（AcidAttack）当水中溶有一些酸（无机或有机）时，硬化水泥浆体会受到溶蚀和化学溶解双重的作用。将浆体组分转变为易溶盐类，侵蚀明显加速。酸类离解出来的H+离子和酸根R-，分别与浆体所含Ca(OH)2的OH-和Ca2+结合成水和钙盐。导致水泥石中CH浓度降低。盐酸、硝酸、氢氟酸、醋酸、蚁酸和乳酸等能与CH形成易溶的钙盐。2HCl+CH→CaCl2+2H2O硫酸能与CH形成石膏——产生硫酸盐侵蚀。H2SO4+CH→CaSO4·2H2O碳酸的腐蚀：工业污水、地下水中常溶解较多的CO2。CO2+H2O+CH→CaCO3+2H2OCO2+H2O

4、+CaCO3→Ca(HCO3)23.硫酸盐侵蚀（SulfateAttack）在海水和一些工业污水、地下水及湖泊水中含有一定量的硫酸盐，水泥石经常接触这类水时，便会产生硫酸盐腐蚀。硫酸盐与其中的CH作用生成硫酸钙，再和水化铝酸钙反应，生成AFt，使固相体积分别增加124％和227%（94％），产生很大的结晶压力，造成水泥石膨胀开裂以至毁坏。一般硫酸盐腐蚀（以硫酸钠为例）：CH+Na2SO4·10H2O→CaSO4·2H2O+NaOH+8H2OC4AH19+3(CaSO4·2H2O)+8H2O→AFt+CH硫酸镁腐蚀：双重腐蚀（硫酸盐+镁盐）MgSO4+CH+2H2O→CaSO4·2

5、H2O+Mg(OH)2[MgCl2+CH+2H2O→CaCl2+Mg(OH)2]硫酸铵腐蚀：(NH4)2SO4+CH→CaSO4·2H2O+2NH3↑4含碱溶液侵蚀（AlkaliAttack）一般情况下，水泥混凝土能够抵抗碱类的侵蚀。但如长期处于较高浓度(＞10％)的含碱溶液中，也会发生缓慢的破坏。温度升高时，侵蚀作用加剧。主要包括化学腐蚀和物理析晶（结晶腐蚀）两方面作用。化学侵蚀：碱溶液与水泥石组分间发生化学反应，生成胶结力不强、易为碱液溶蚀的产物：2CaO·SiO2·nH2O+2NaOH→2CH+Na2SiO3+(n-1)H2OC3AH6++2NaOH→3CH+Na2O·Al

6、2O3+4H2O结晶腐蚀：在干燥空气中NaOH+CO2→NaCO3+H2O易溶于水结晶膨胀5.提高水泥抗蚀性的措施水泥石遭受腐蚀的原因：内因存在易遭受腐蚀的组分结构不致密外因：存在腐蚀性介质提高抗腐蚀的措施调整硅酸盐水泥熟料的矿物组成在硅酸盐水泥中掺混合材提高混凝土的致密度在混凝土表面覆盖保护层或浸渍混凝土一、调整硅酸盐水泥熟料的矿物组成适当减少水泥熟料中的C3S含量可提高抗淡水溶蚀的能力，也有利于改善其抗侵蚀性能。减少熟料中的C3A含量，而增加C4AF含量，可提高水泥的抗硫酸盐性能。因为C3(A，F)H6抗硫酸盐性能比C3AH6好。此外，水化铁酸钙能在水化铝酸钙周围生成薄膜，提

7、高抗硫酸盐性能。熟料冷却制度对水泥耐蚀性的影响：对于C3A含量高的熟料，采用急冷形成较多的玻璃体，可提高抗硫酸盐性能。对于含铁高的熟料，急冷反而不利，因为C4AF晶体比高铁玻璃更耐蚀。二、在硅酸盐水泥中掺混合材掺入火山灰质混合材能提高混凝土的致密度，减少侵蚀介质的渗入量。另外，火山灰质混合材中活性SiO2与水泥水化析出的CH作用，生成低碱水化硅酸钙，从而消耗了水泥中的Ca(OH)2，使其在淡水中的溶蚀速度显著降低，并使钙矾石的结晶在液相氧化钙浓度很低的条件下形成，晶体膨胀特性比较