5.1.6水泥石的腐蚀与防止

5.1.6　水泥石的腐蚀与防止

在通常使用条件下，通用水泥硬化后形成的水泥石有较好的耐久性。但当水泥石长时间处于侵蚀性介质中（如流动的淡水、酸性水、强碱等），会发生腐蚀，导致强度降低，甚至破坏。

（1）水泥石的腐蚀　引起水泥石腐蚀的原因很多，作用机理也很复杂，根据导致水泥石结构破坏、性能降低的机理，可将水泥石的腐蚀分为三种类型。

1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）。水泥石在一般水中是难以腐蚀的。但水泥石长期与雨水、雪水、工业冷凝水、蒸馏水等软水相接触，水泥石中的氢氧化钙将不断溶解。在静水或无水压的水中，溶出的氢氧化钙在水中很快饱和，溶解作用停止，溶出仅限于表层，对水泥石影响不大。但在有流动的软水及压力水作用时，氢氧化钙不断溶解流失，一方面使水泥石变得疏松，另一方面也使水泥石碱度降低。而水泥水化产物（水化硅酸钙、水化铝酸钙等）只有在一定的碱度环境中才能稳定存在，所以氢氧化钙的不断溶出又导致了其他水化产物的分解溶出，使水泥石孔隙不断增大，强度不断下降，最终使水泥石破坏。

将与软水接触的混凝土预先在空气中放置一段时间，使水泥石中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳、水作用，生成碳酸钙外壳，可减轻软水侵蚀。

2）溶解性化学腐蚀。

①一般酸的侵蚀。工业废水、地下水、沼泽水中常含有多种无机酸和有机酸，它们均可与水泥石中的氢氧化钙发生反应，生成易溶物。如：

2HCl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2H₂O

H₂SO₄+Ca（OH）₂=CaSO₄·2H₂O

②碳酸的侵蚀。在工业污水、雨水、地下水中常溶解有较多的二氧化碳，当二氧化碳超过一定量时会对水泥石产生破坏作用，反应过程如下：

Ca（OH）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃+2H₂O

CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂

生成的碳酸氢钙易溶于水。因此，水泥石中的氢氧化钙通过转化为易溶的碳酸氢钙而溶失。碱度降低，还会导致水泥石中其他水化产物的分解，使腐蚀作用进一步加强。

③镁盐腐蚀。在海水和地下水中常含有大量硫酸镁和氯化镁等镁盐，它们可与水泥石中的Ca（OH）₂反应，生成易溶物。如：

Ca（OH）₂+MgCl₂=CaCl₂+Mg（OH）₂

3）膨胀性化学腐蚀。

①硫酸盐腐蚀。在海水、地下水和工业污水中常含有钾、钠、氨的硫酸盐，它们与水泥石中的Ca（OH）₂反应生成硫酸钙，硫酸钙再与水泥石中固态水化铝酸钙作用生成高硫型水化硫铝酸钙，生成的高硫型水化硫铝酸钙含大量结晶水，体积膨胀1.5倍以上，在水泥石中造成极大的膨胀性破坏。高硫型水化硫铝酸钙呈针状结晶体，故又称为“水泥杆菌”。

②强碱侵蚀。碱类溶液浓度不大时一般对水泥石是无害的。但C₃A（铝酸三钙）含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱也会产生破坏作用。如氢氧化钠可与水泥石中未水化的铝酸三钙作用，生成易溶的铝酸钠：

3CaO·Al₂O₃+6NaOH→3Na₂O·Al₂O₃+3Ca（OH）₂

当水泥石被氢氧化钠溶液浸透后又在空气中干燥，与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钠，碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉积，可使水泥石胀裂。

（2）防止水泥石腐蚀的措施　引起水泥石腐蚀的外在因素是侵蚀性介质以液相形式与水泥石接触，并具有一定的浓度和数量；内在因素主要有两个：一是水泥石中存在易引起腐蚀的成分（氢氧化钙、水化铝酸钙等），二是水泥石本身结构不密实，使侵蚀性介质易于进入内部。因此，减轻或防止水泥石的腐蚀，可采取以下措施：

1）根据侵蚀介质特点，合理选用水泥品种。如在软水侵蚀条件下的工程，可选用掺入活性混合材料的水泥，这些水泥的水化产物中氢氧化钙含量较少，耐软水侵蚀性强。在有硫酸盐侵蚀的工程中，可选用铝酸三钙含量低于5％的抗硫酸盐水泥。

2）提高水泥石的密实度，改善孔隙结构。采取适当措施，提高水泥石的密实度，减少腐蚀性介质渗入水泥石内部的通道，并改善孔隙结构，尽量减少毛细孔、连通孔，这是提高水泥石耐腐蚀性的有效措施。

3）表面加做保护层。可用耐腐蚀的石料、陶瓷、塑料、沥青等材料覆盖于水泥石的表面，隔断侵蚀性介质与水泥石的接触。