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水泥石的腐蚀因素有哪些?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-11-07

硅酸盐水泥在硬化后,在通常使用条件下,有较好的耐久性。但在某些腐蚀性液体或气体介质中,会逐渐受到腐蚀。

引起水泥石腐蚀的原因很多,作用亦甚为复杂,下面是几种典型介质的腐蚀作用。

一、软水的侵蚀(溶出性侵蚀)

雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水及含重碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水。当水泥石长期与这些水分相接触时,最先溶出的是氢氧化钙(每升水中能溶氢氧化钙1.3g以上)。在静水及无水压的情况下,由于周围的水易为溶出的氢氧化钙所饱和,使溶解作用中止,所以溶出仅限于表层,影响不大。但在流水及压力水作用下,氢氧化钙会不断溶解流失;而且,由于石灰浓度的继续降低,还会引起其他水化物的分解溶蚀,使水泥石结构遭受进一步的破坏,这种现象称为溶析。

当环境水中含有重碳酸盐时,重碳酸盐与水泥石中的氢氧化钙起作用,生成几乎不溶于水的碳酸钙:

Ca(OH)+Ca(HCO===2CaCO+2H

生成的碳酸钙积聚在已硬化水泥石的孔隙内,形成密实保护层,阻止外界水的浸入和内部氢氧化钙的扩散析出。如环境水中含有一定数量的重碳酸盐时,这种“填实” 作用可以制止溶出性侵蚀起到的继续进行。

将与软水接触的水泥石事先在空气中硬化,形成碳酸钙外壳,可对溶出性侵蚀起到保护作用。

二、盐类腐蚀

(1)硫酸盐的腐蚀:在海水、湖水、盐沼水、地下水、某些工业污水及流经高炉矿渣或煤渣的水中常含钠、钾、铵等硫酸盐,它们与水泥石中的氢氧化钙起置换作用,生成硫酸钙硫酸钙与水泥石中的固态水化铝酸钙作用生成高硫型水化硫铝酸钙:

反应生成的高硫型水化硫铝酸钙含有大量结晶水,比原有体积增加1.5以上,由于是在已经固化的水泥石产生上述反应,因此对水泥石起极大的破坏作用。高硫型水化硫铝酸钙呈针状晶体,通常称为“水泥杆菌”。

当水中硫酸盐浓度较高时,硫酸钙将在孔隙中直接结晶成二水石膏,使体积膨胀,从而导致水泥石破坏。

(2)镁盐的腐蚀:在海水及地下水中,常含大量的镁盐,主要是硫酸镁和氯化镁。它们与水泥中的氢氧化钙起复分解反应:

生成的氢氧化镁松软而无胶凝能力,氯化钙易溶于水,二水石膏则引起硫酸盐的破坏作用。因此,硫酸镁对水泥石起镁盐和硫酸盐的双重腐蚀作用。

(3)酸类腐蚀:

①碳酸腐蚀

在工业污水、地下水中常溶解有较多的二氧化碳,这种水对水泥石的腐蚀作用是通过下面方式进行的:

生成的重碳酸钙易溶于水。当水中含有较多的碳酸,并超过平衡浓度,则上式反应向右进行。因此水泥石中的氢氧化钙,通过转变为易溶的重碳酸钙而溶失。氢氧化钙浓度降低还会导致水泥石中其他水化物的分解,使腐蚀作用进一步加剧。

②一般酸的腐蚀

在工业废水、地下水、沼泽水中常含无机酸和有机酸,工业窑炉中的烟气常含有氧化硫,遇水后生产亚硫酸。各种酸类对水泥石都有不同程度的腐蚀作用。它们与水泥石中氢氧化钙作用后生成的化合物,或者易溶于水,或者体积膨胀,在水泥石内造成内应力而导致破坏。腐蚀作用最快的是无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸和有机酸中的醋酸、蚁酸和乳酸。

生成的二水石膏或者直接在水泥石孔隙中结晶产生膨胀,或者再与水泥石中的水化铝酸钙作用,生成高硫型水化硫铝酸钙,其破坏性更大。

(4)强碱的腐蚀:碱类溶液的浓度不大时一般是无害的。但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱(如氢氧化钠)作用后也会破坏。氢氧化钠与水泥熟料中未水化的铝酸盐作用,生成易溶的铝酸钠:

碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉积,而使水泥石胀裂。

除上述腐蚀类型外,对水泥石有腐蚀作用的还有一些其他物质,如糖、氨盐、动物脂肪、含环烷酸的石油产品等。

实际上水泥石的腐蚀是一个极为复杂的物理化学作用过程,它在遭受腐蚀时,很少仅有单一的侵蚀作用,往往是几种侵蚀同时存在,互相影响。但产生水泥腐蚀的基本原因是:水泥石中存在有引起腐蚀的组成成分氢氧化钙和水化铝酸钙;水泥石本身不密实,有很多毛细孔通道,侵蚀性介质易于进入其内部;腐蚀与通道的相互作用。

干的固体化合物对水泥石不起侵蚀作用,腐蚀性化合物必须呈溶液状态,而且浓度须在某一最小值以上。促进化学腐蚀的因素是较高的温度、较快的流速、干湿交替和出现钢筋的锈蚀。

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