胶凝材料学36.ppt

1、硅酸盐水泥的化学侵蚀 （Chemical Attack）,主讲：蔡淑芳 组员：张立元 田丽影,内容,提高抗蚀性的措施,54,硅酸盐水泥的化学侵蚀 （Chemical Attack）,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（Aggressive media）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。,常见使水泥石遭受侵蚀的环境介质：,1. 淡水侵蚀（Water Attack）,工业冷凝水、蒸馏水、天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

2、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。,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或其他酸性气体发生化学反应的过程,2. 酸和酸性水侵蚀（Acid Attack）,当水中溶有一些酸（无机或有机）时，硬化水泥浆体

3、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 CaSO42H2O 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)2,3. 硫酸盐侵蚀（Sulfate Attack）,在海水和一些工业污水、地下水

4、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+Na2SO410H2O CaSO42H2O+NaOH+8H2O C4AH19+3(CaSO42H2O)+8H2O AFt+CH 硫酸镁腐蚀：双重腐蚀（硫酸盐+镁盐） MgSO4+CH+2H2O CaSO42H2O+Mg(OH)2 MgCl2+CH+2H2O CaCl2+Mg(OH)2 硫酸铵腐蚀： (NH4)2SO4+CH

5、 CaSO42H2O +2NH3,4 含碱溶液侵蚀（Alkali Attack）,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： 2CaOSiO2nH2O +2NaOH 2CH+Na2SiO3+(n-1)H2O C3AH6+ +2NaOH 3CH+Na2OAl2O3+4H2O 结晶腐蚀：在干燥空气中 NaOH+CO2 NaCO3+H2O,5.提高水泥抗蚀性的措施,水泥石遭受腐蚀

6、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，晶体膨胀特性比较缓和，除非生成的钙矾石数量很多，否则不易引起硫铝酸钙的膨胀破坏。,三、提高混