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为什么流动的软水对水泥石有腐蚀作用?

作者: 人气: 来源: 2021-04-08 评论:发表评论

水泥石中存在有水泥水化生成的氢氧化钙。氢氧化钙Ca(OH)2可以微溶于水。水泥石长期接触软水时,会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出并流失,从而引起水泥石孔隙率增加。当水泥石中游离的氢氧化钙Ca(OH)2浓度减少到一定程度时,水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出,从而导致水泥石结构的强度降低,所以流动的软水或具有压力的软水对水泥石有腐蚀作用。

[评注] 造成水泥石腐蚀的基本原因有:

(1)水泥石中含有较多易受腐蚀的成分,主要有氢氧化钙Ca(OH)2、水化铝酸三钙C3AH6等。

(2)水泥石本身不密实,内部含有大量毛细孔,腐蚀性介质易于渗入和溶出,造成水泥石内部也受到腐蚀。

工程环境中存在有腐蚀性介质且其来源充足。

既然硫酸盐对水泥石具有腐蚀作用,那么为什么在生产水泥时掺入的适量石膏对水泥石不产生腐蚀作用?

硫酸盐对水泥石的腐蚀作用,是指水或环境中的硫酸盐与水泥石中水泥水化生成的氢氧化钙Ca(OH)2、水化铝酸钙C3AH6反应,生成水化硫铝酸钙(钙矾石C3AS3H31),产生1.5倍的体积膨胀。由于这一反应是在变形能力很小的水泥石内产生的,因而造成水泥石破坏,对水泥石具有腐蚀作用。

生产水泥时掺入的适量石膏也会和水化产物水化铝酸钙C3AH6反应生成膨胀性产物水化硫铝酸钙C3AS3H31,但该水化物主要在水泥浆体凝结前产生,凝结后产生的较少。由于此时水泥浆还未凝结,尚具有流动性及可塑性,因而对水泥浆体的结构无破坏作用。并且硬化初期的水泥石中毛细孔含量较高,可以容纳少量膨胀的钙矾石,而不会使水泥石开裂,因而生产水泥时掺入的适量石膏对水泥石不产生腐蚀作用,只起到了缓凝的作用。

[评注] 硫酸盐与水泥石中水泥水化生成的氢氧化钙Ca(OH)2、水化铝酸钙C3AH6反应,生成水化硫铝酸钙(钙矾石C3AS3H31),产生1.5倍的体积膨胀。钙矾石为微观针状晶体,人们常称其为水泥杆菌。

何谓水泥的活性混合材料和非活性混合材料?二者在水泥中的作用是什么?

活性混合材料的主要化学成分为活性氧化硅SiO2和活性氧化铝Al2O3。这些活性材料本身不会发生水化反应,不产生胶凝性,但在常温下可与氢氧化钙Ca(OH)2发生水化反应,形成水化硅酸钙和水化铝酸钙而凝结硬化,最终产生强度。这些混合材料称为活性混合材料。常温下不能氢氧化钙Ca(OH)2发生水化反应,也不能产生凝结硬化和强度的混合材料称为非活性混合材料。

活性混合材料在水泥中可以起到调节标号、降低水化热、增加水泥产量,同时还可改善水泥的耐腐蚀性和增进水泥的后期强度等作用。而非活性混合材料在水泥中主要起填充作用,可调节水泥强度,降低水化热和增加水泥产量、降低成本等作用。

[评注]常用活性混合材料主要有粒化高炉矿渣,火山灰质混合材料(常用的有火山灰、硅藻土等)和粉煤灰等。非活性混合材料有磨细石英砂、石灰石、粘土、缓冷矿渣等。

掺混合材的水泥与硅酸盐水泥相比,在性能上有何特点?

与硅酸盐水泥相比,掺混合材的水泥在性质上具有以下不同点:

(1)早期强度低,后期强度发展快。这是因为掺混合材料的硅酸盐水泥熟料含量少,活性混合材料的水化速度慢于熟料,故早期强度低。后期因熟料水化生成的Ca(OH)2不断增多并和活性混合材料中的活性氧化硅SiO2和活性氧化铝Al2O3不断水化,从而生成众多水化产物,故后期强度发展快,甚至可以超过同标号硅酸盐水泥。

(2)掺混合材的水泥水化热低,放热速度慢。因掺混合材的水泥熟料含量少,故水化热低。虽然活性材料水化时也放热,但放热量很少,远远低于熟料的水化热。

(3)适于高温养护,具有较好的耐热性能。采用高温养护掺活性混合材料较多的硅酸盐水泥,可大大提高早期强度,并可提高后期强度。这是因为在高温下活性混合材料的水化反应大大加快。同时早期生成的水化产物对后期活性混合材料和熟料的水化设有多少阻碍作用,后期仍可正常水化,故高温养护后,水泥的后期强度也高于常温下养护的强度。而对于未掺活性混合材料的硅酸盐水泥,在高温养护下,熟料的水化速度加快,由于熟料占绝大多数,故在短期内就生成大量的水化产物,沉淀在水泥颗粒附近。这些水化产物膜层阻碍了熟料的后期水化,因而高温养护虽提高了早期强度,但对硅酸盐水泥的后期强度发展不利。

(4)具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力。因掺混合材料较多的硅酸盐水泥中熟料少,故熟料水化后易受腐蚀的成分Ca(OH)2、C3AH6较少,且活性混合材料的水化进一步降低了Ca(OH)2的数量,故耐腐蚀性较好。

[评注] 掺混合材的水泥主要有组成中掺有多量粒化高炉矿渣的矿渣硅酸盐水泥;掺有多量火山灰质混合材料的火山灰质硅酸盐水泥;掺有多量粉煤灰的粉煤灰硅酸盐水泥。虽然混合材的品种不同,但其主要化学成分均为活性氧化硅SiO2和活性氧化铝Al2O3。而硅酸盐水泥的组成中不含或含有很少的混合材料。此外二者均含有硅酸盐水泥熟料和适量石膏。

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