胶凝材料学36

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1、L/O/G/O硅酸盐水泥的化学侵蚀 （Chemical Attack）主讲：蔡淑芳主讲：蔡淑芳 组员：张立元组员：张立元 田丽影田丽影 内容内容内容内容含碱溶液侵蚀含碱溶液侵蚀 4淡水侵蚀淡水侵蚀 酸和酸性水侵蚀酸和酸性水侵蚀 硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀 123提高抗蚀性的措施提高抗蚀性的措施 54硅酸盐水泥的化学侵蚀硅酸盐水泥的化学侵蚀硅酸盐水泥的化学侵蚀硅酸盐水泥的化学侵蚀 （Chemical AttackChemical Attack）硅酸盐水泥硬化后（硬化水泥浆或水泥石），硅酸盐水泥硬化后（硬化水泥浆或水泥石），硅酸盐水泥硬化后（硬化水泥浆或水泥石），硅酸盐水泥硬化后（硬化水泥浆或水泥石），

2、在通常的使用条件下，一般具有较好的耐久性。但在通常的使用条件下，一般具有较好的耐久性。但在通常的使用条件下，一般具有较好的耐久性。但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（是，在某些腐蚀性介质（是，在某些腐蚀性介质（是，在某些腐蚀性介质（AggressiveAggressive media media）的作用下，会产生化学变化而被侵蚀。的作用下，会产生化学变化而被侵蚀。的作用下，会产生化学变化而被侵蚀。的作用下，会产生化学变化而被侵蚀。水泥石水泥石水泥石水泥石的化学侵蚀的化学侵蚀的化学侵蚀的化学侵蚀 。轻者，影响外观质量；轻者，影响外观质量；轻者，影响外观质量；轻者，

3、影响外观质量；严重，强度降低，甚至崩溃破坏。严重，强度降低，甚至崩溃破坏。严重，强度降低，甚至崩溃破坏。严重，强度降低，甚至崩溃破坏。淡水淡水酸和酸性水酸和酸性水硫酸硫酸盐溶液溶液碱溶液碱溶液侵侵蚀环境境常见使水泥石遭受侵蚀的环境介质：常见使水泥石遭受侵蚀的环境介质：1.1.淡水侵蚀（淡水侵蚀（淡水侵蚀（淡水侵蚀（Water AttackWater Attack）工工业业冷冷凝凝水水、蒸蒸馏馏水水、天天然然的的雨雨水水以以及及含含重重碳碳酸酸盐盐很很少少的的河河水水和和湖湖水水，均均属属于于软软水水。硅硅酸酸盐盐水水泥泥硬硬化化浆浆体体如如果果长长期期与与这这些些水水分分接接触触，由由于于水水

4、的的浸浸析析作作用用，其其中中的的一一些些固固相相组组分分，特特别别是是Ca(OH)2等等，将将按按照照溶溶解解度度的的大大小小，依依次次逐逐渐渐被被水水溶溶解解，产产生生溶溶出性侵蚀出性侵蚀，最终能导致破坏。，最终能导致破坏。CH被溶出被溶出 结构疏松结构疏松 溶蚀加速溶蚀加速 水泥石液相中水泥石液相中CH浓度降低浓度降低 其他水化产物分解其他水化产物分解淡水侵蚀破坏过程淡水侵蚀破坏过程：例如：水化硅酸钙和水化铝酸钙例如：水化硅酸钙和水化铝酸钙在软水中才发生侵蚀的机理在软水中才发生侵蚀的机理在软水中才发生侵蚀的机理在软水中才发生侵蚀的机理人工碳化人工碳化人工碳化人工碳化将与软水接触的混凝土，

5、事将与软水接触的混凝土，事先在空气中碳化。先在空气中碳化。Ca(OH)Ca(OH)2 2+Ca(HCO+Ca(HCO3 3)2 2 CaCOCaCO3 3 +H +H2 2OO生成的生成的CaCOCaCO3 3几乎不溶于水，堆积在水泥石的几乎不溶于水，堆积在水泥石的孔隙中；形成密实的保护层。孔隙中；形成密实的保护层。Ca(OH)2与渗入混凝土中的与渗入混凝土中的CO2或其他或其他酸性气体发生化学反应的过程酸性气体发生化学反应的过程2.2.酸和酸性水侵蚀（酸和酸性水侵蚀（酸和酸性水侵蚀（酸和酸性水侵蚀（Acid AttackAcid Attack）当水中溶有一些酸（无机或有机）时，硬当水中溶有一

6、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。化水泥浆体会受到溶蚀和化学溶解双重的作用。将浆体组分转变为将浆体组分转变为易溶盐类易溶盐类，侵蚀明显加速。，侵蚀明显加速。酸类离解出来的酸类离解出来的H+离子和酸根离子和酸根R-，分别与分别与浆体所含浆体所含Ca(OH)2的的OH-和和Ca2+结合成水和结合成水和钙盐。导致水泥石中钙盐。导致水泥石中CH浓度降低。浓度降低。v盐酸、硝酸、氢氟酸、醋酸、蚁酸和乳酸等能与盐酸、硝酸、氢氟酸、醋酸、蚁酸和乳酸等能与CH形成易溶的钙盐。形成易溶的钙盐。2HCl+CH CaCl2+2H2O v硫酸能与硫酸能与CH形成石膏形成石膏产生硫酸盐侵

7、蚀。产生硫酸盐侵蚀。H2SO4+CH CaSO42H2Ov碳酸的腐蚀：工业污水、地下水中常溶解较多的碳酸的腐蚀：工业污水、地下水中常溶解较多的CO2。CO2+H2O+CH CaCO3+2H2O CO2+H2O+CaCO3 Ca(HCO3)23.3.硫酸盐侵蚀（硫酸盐侵蚀（硫酸盐侵蚀（硫酸盐侵蚀（Sulfate AttackSulfate Attack）在海水和一些工业污水、地下水及湖泊水中含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。会产生硫酸盐腐蚀。硫酸盐与其中的硫酸盐与其中的CH作用生成硫

8、酸钙，再和水化作用生成硫酸钙，再和水化铝酸钙反应，生成铝酸钙反应，生成AFt，使固相体积分别增加使固相体积分别增加124和和227%（94），产生很大的结晶压力，造成水），产生很大的结晶压力，造成水泥石膨胀开裂以至毁坏。泥石膨胀开裂以至毁坏。一般硫酸盐腐蚀（以硫酸钠为例）：一般硫酸盐腐蚀（以硫酸钠为例）：CH+Na2SO410H2O CaSO42H2O+NaOH+8H2O C4AH19+3(CaSO42H2O)+8H2O AFt+CH 硫酸镁腐蚀：双重腐蚀（硫酸盐硫酸镁腐蚀：双重腐蚀（硫酸盐+镁盐）镁盐）MgSO4+CH+2H2O CaSO42H2O+Mg(OH)2 MgCl2+CH+2H2O

9、 CaCl2+Mg(OH)2 硫酸铵腐蚀：硫酸铵腐蚀：(NH4)2SO4+CH CaSO42H2O+2NH34 4 含碱溶液侵蚀（含碱溶液侵蚀（含碱溶液侵蚀（含碱溶液侵蚀（Alkali AttackAlkali Attack）一般情况下，水泥混凝土能够抵抗碱类一般情况下，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。升高时，侵蚀作用加剧。主要包括化学腐蚀和物理析晶（结晶主要包括化学腐蚀和物理析晶（结晶腐蚀）两方面作用。腐蚀）两方面作用。化学侵蚀化学侵蚀：碱溶

10、液与水泥石组分间发生化学反应，生成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：胶结力不强、易为碱液溶蚀的产物：2CaOSiO2nH2O+2NaOH 2CH+Na2SiO3+(n-1)H2O C3AH6+2NaOH 3CH+Na2OAl2O3+4H2O结晶腐蚀结晶腐蚀：在干燥空气中：在干燥空气中 NaOH+CO2 NaCO3+H2O 易溶于水易溶于水结晶膨胀结晶膨胀5.5.提高水泥抗蚀性的措施提高水泥抗蚀性的措施提高水泥抗蚀性的措施提高水泥抗蚀性的措施水泥石遭受腐水泥石遭受腐蚀的原因：的原因：内因内因存在易遭受腐存在易遭受腐蚀的的组分分结构不致密构不致密外因：外因：存在

11、腐存在腐蚀性介性介质提高抗腐提高抗腐蚀的措施的措施调整硅酸整硅酸盐水泥熟料的水泥熟料的矿物物组成成在硅酸在硅酸盐水泥中水泥中掺混合材混合材提高混凝土的致密度提高混凝土的致密度在混凝土表面覆盖保在混凝土表面覆盖保护层或浸或浸渍混混凝土凝土一、调整硅酸盐水泥熟料的矿物组成一、调整硅酸盐水泥熟料的矿物组成一、调整硅酸盐水泥熟料的矿物组成一、调整硅酸盐水泥熟料的矿物组成 适当适当减少水泥熟料中的减少水泥熟料中的C3S含量可提含量可提高抗淡水溶蚀的能力，也有利于改善其抗高抗淡水溶蚀的能力，也有利于改善其抗侵蚀性能。侵蚀性能。减少熟料中的减少熟料中的C3A含量，而增加含量，而增加C4AF含量，可提高水泥的

12、抗硫酸盐性能。含量，可提高水泥的抗硫酸盐性能。因为因为C3(A，F)H6抗硫酸盐性能比抗硫酸盐性能比C3AH6好。此外，水化铁酸钙能在水化铝好。此外，水化铁酸钙能在水化铝酸钙周围生成薄膜，提高抗硫酸盐性能。酸钙周围生成薄膜，提高抗硫酸盐性能。熟料冷却制度对水泥耐蚀性的影响：熟料冷却制度对水泥耐蚀性的影响：v对于对于C3A含量高的熟料，采用急冷形成较含量高的熟料，采用急冷形成较多的玻璃体，可提高抗硫酸盐性能。多的玻璃体，可提高抗硫酸盐性能。v对于含铁高的熟料，急冷反而不利，因为对于含铁高的熟料，急冷反而不利，因为C4AF晶体比高铁玻璃更耐蚀。晶体比高铁玻璃更耐蚀。二、在硅酸盐水泥中掺混合材二、在

13、硅酸盐水泥中掺混合材二、在硅酸盐水泥中掺混合材二、在硅酸盐水泥中掺混合材 掺掺入入火火山山灰灰质质混混合合材材能能提提高高混混凝凝土土的的致致密密度度，减减少少侵侵蚀蚀介介质质的的渗渗入入量量。另另外外，火火山山灰灰质质混混合合材材中中活活性性SiO2与与水水泥泥水水化化析析出出的的CH作作用用，生生成成低低碱碱水水化化硅硅酸酸钙钙，从从而而消消耗耗了了水水泥泥中中的的Ca(OH)2，使使其其在在淡淡水水中中的的溶溶蚀蚀速速度度显显著著降降低低，并并使使钙钙矾矾石石的的结结晶晶在在液液相相氧氧化化钙钙浓浓度度很很低低的的条条件件下下形形成成，晶晶体体膨膨胀胀特特性性比比较较缓缓和和，除除非非生生成成的的钙钙矾矾石石数数量量很很多多，否否则则不易引起硫铝酸钙的膨胀破坏。不易引起硫铝酸钙的膨胀破坏。三、提高混凝土致密度三、提高混凝土致密度三、提高混凝土致密度三、提高混凝土致密度 混凝土越致密，侵蚀介质就越难渗入，被混凝土越致密，侵蚀介质就越难渗入，被侵蚀的可能性就越小。许多调查资料表明，混侵蚀的可能性就越小。许多调查资料表明，混凝土往往是由于不密实而过早破坏，有些混凝凝土往往是由于不密实而过早破坏，有些混凝土，即使不采用耐蚀的水泥，只要混凝土密实，土，即使不采用耐蚀的水泥，只要混凝土密实，腐蚀就缓和。腐蚀就缓和。L/O/G/OThank You!