2013年一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師考試水泥考點(diǎn)6

　　抗蝕性

　　對(duì)于水泥石耐久性有害的環(huán)境介質(zhì)主要為:淡水、酸和酸性水、硫酸鹽溶液和堿溶液等。

　　(1)淡水

　　硅酸鹽水泥屬于水硬性膠凝材料,理應(yīng)有足夠的抗水能力。但是硬化漿體如不斷受 淡水的浸析時(shí),其中一些組成如Ca(OH)2等將按照溶解度的大小,依次逐漸被水溶解，產(chǎn)生溶出性侵蝕,最終會(huì)導(dǎo)致破壞。

　　在各種水化產(chǎn)物中, Ca(OH)2的溶解度最大( 20t約為1.2gCaO/L) ,所以首先被溶解。如水量不多,水中的Ca(OH)2的濃度很快就達(dá)到飽和程度,溶出也就停止。但在流動(dòng)水中，特別在有水壓作用且混凝土的滲透性又較大的情況下,水流就不斷將Ca(OH)2溶出并帶走,不僅增加了孔隙率,使水更易滲透,而且由于液相中Ca(OH)2濃度降低,還會(huì)使其他水化產(chǎn)物發(fā)生分解。

　　泥的水化產(chǎn)物都必須在一定濃度的CaO液相中才能穩(wěn)定存在,各主要水化產(chǎn)物的CaO極限濃度如下:

　　2CaO?SiO2?aq 接近Ca(OH)2飽和濃度

　　3CaO?Si O2?aq 接近Ca(OH)2飽和濃度

　　CaO?Si O2?aq 0.031 ~0.52gCaO/L

　　4CaO?Al2O3?12HzO 1.06~ 1. 08gCaOIL

　　3CaO?Al2O3 ?6HzO 0.415~0. 56gCaOIL

　　4CaO?Fe2O3?aq 1.06 gCaO/L

　　3CaO?Al2O3?3Ca(SO)4.32HzO 0.045g CaOIL

　　可見(jiàn)隨著CaO的溶出,首先是Ca(OH)z晶體被溶解,其次高堿性的水化硅酸鹽、水化鋁酸鹽分解而成為低堿性的水化產(chǎn)物。如果不斷浸析,最后會(huì)變成硅酸鹽凝膠、氫氧化鋁等無(wú)膠結(jié)能力的產(chǎn)物。

　　對(duì)于抗?jié)B性良好的混凝土、水泥漿體、淡水溶出過(guò)程一般發(fā)展很慢,幾乎可以忽略不計(jì)。

　　(2)酸與酸性水

　　當(dāng)水中溶有一些無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸時(shí),硬化水泥漿體就受到溶析和化學(xué)溶解雙重作用,漿體組成被轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹茺}類(lèi),侵蝕明顯加速,酸類(lèi)離解出來(lái)的H+和酸根R一,分別與漿體所含Ca(OH)2、OH-和Caz+組合生成水和鈣鹽:

　　H+ +OH- =HzO

　　Caz++2R-=CaR2

　　所以.酸'性水侵蝕作用的強(qiáng)弱,決定于水中氫離子濃度。如果pH值小于6,硬化漿體就能受到侵蝕。pH值越小,H-離子越多,侵蝕就越強(qiáng)烈,當(dāng)H+離子達(dá)到足夠濃度時(shí)，還能直接與水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣甚至未水化的硅酸鈣、鋁酸鈣等起作用,使?jié){體結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞。

　　上述的無(wú)機(jī)酸與有機(jī)酸很多是在化工廠或工業(yè)廢水中遇到的?；し栏咽且粋€(gè)重要的專(zhuān)業(yè)課題,而自然界中對(duì)水泥有侵蝕作用的酸類(lèi)并不多見(jiàn)。不過(guò),在多數(shù)的天然水中多少總存在碳酸,大氣中的COz溶于水中能使其具有明顯的酸性(pH=5.72),再加上生物化學(xué)作用所形成的COz,常會(huì)產(chǎn)生碳酸侵蝕。

　　碳酸與水泥混凝土相遇時(shí),首先與Ca(OH)z作用,生成不溶于水的碳酸鈣。但是水中的碳酸還要進(jìn)一步與碳酸鈣作用,生成易溶于水的碳酸氫鈣:

　　CaCO3 + CO2 + H2O= Ca(HCO3)2

　　使氫氧化鈣不斷溶失,從而引起水泥石的解體。

　　(3)硫酸鹽

　　絕大部分硫酸鹽對(duì)水泥漿體都有顯著的侵蝕作用,只有硫酸鋇除外。在一般的河水和湖水中，硫酸鹽含量不多,但海水中SO42-離子的含量常達(dá)8500mgIL ~ 2700mgIL。

　　硫酸鈉、硫酸鉀等多種硫酸鹽都能與漿體所含的氫氧化鈣作用生成硫酸鈣,再和水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣釩石,從而使固相體積增加很多,分別為124%和94% ,產(chǎn)生相、Il 晶壓力,造成膨脹開(kāi)裂以至毀壞。以硫酸納為例,

　　其作用如下式:(見(jiàn)教材)

　　在海水和地下水中常含有大量的硫酸鎂, Mg2+離子還會(huì)進(jìn)入水化硅酸鈣凝膠,使其膠結(jié)性能變差。而且反應(yīng)生成的氫氧化鎂飽和溶液其pH值低,會(huì)導(dǎo)致水化產(chǎn)物不穩(wěn)定而離解。因此硫酸鎂溶液除產(chǎn)生硫酸鹽侵蝕外,還有Mg2+離子嚴(yán)重危害,常稱(chēng)為"侵蝕"。

　　(4)含堿溶液

　　一般情況下,水泥混凝土能夠抵抗堿類(lèi)的侵蝕。但如果長(zhǎng)期處于較高濃度( >10%)的含堿溶液中,也會(huì)發(fā)生緩慢的破壞。溫度升高時(shí),侵蝕作用會(huì)加速。堿溶液侵蝕主要包括化學(xué)侵蝕反應(yīng)和結(jié)晶侵蝕兩方面作用。

　　化學(xué)侵蝕是堿溶液與硬化水泥漿組分之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),生成膠結(jié)力弱、易為堿溶液析出的產(chǎn)物,如:

　　而結(jié)晶侵蝕則是因堿液滲入漿體孔隙,然后蒸發(fā)呈結(jié)晶析出,產(chǎn)生結(jié)晶應(yīng)力引起脹裂。又如NaOH滲入后,再在空氣中二氧化碳作用下形成含大量結(jié)晶水的破 (Na2CO3?10H2O),在結(jié)晶時(shí)也會(huì)造成漿體結(jié)構(gòu)脹裂。

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