硅酸盐水泥石的腐蚀及其防止

1.水泥石腐蚀的原因

（1）水泥石中存在有引起腐蚀的组分氢氧化钙和水化铝酸钙。

（2）水泥石本身不密实，有很多毛细孔通道，侵蚀介质易于进入其内部。

（3）腐蚀与通道相互作用。

2.水泥石的腐蚀

用硅酸盐类水泥配制成的混凝土在正常环境中，水泥石强度将不断增长，但在某些环境中水泥石的强度反而降低，甚至引起混凝土结构的破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。水泥石的腐蚀一般有以下几种类型：

（1）溶析性的侵蚀。又称溶出侵蚀或淡水侵蚀，是指硬化后混凝土中的水泥水化产物被淡水溶解而带走的一种侵蚀现象。

在硅酸盐水泥的水化产物中，Ca（OH）2 在水中的溶解度最大，首先被溶出。在水量小、静水或无压情况下，由于Ca（OH）2 的速度溶出，周围的水很快饱和，溶出作用很快就终止；但在大量或流动的水中，由于Ca（OH）2 不断被溶析，不仅混凝土的密度和强度降低，还导致了水化硅酸钙和水化铝酸钙的分解，最终可能引起整体结构物的破坏。

（2）酸类的腐蚀。

①碳酸侵蚀。在工业污水或地下水中常溶解有较多的二氧化碳（CO2），CO2 与水泥石中的氢氧化钙Ca（OH）2 作用，可生成碳酸钙（CaCO3），CaCO3 再与水中的碳酸作用，生成可溶的重碳酸钙Ca（HCO3）2 而溶失。

氢氧化钙的大量溶失，不仅使水泥石的密度和强度降低，而且导致水泥石的碱度降低，随之将引起水化硅酸钙（CSH）和水化铝酸钙的不断分解，水泥石内部不断受到破坏，强度不断降低，最终将会引起整个混凝土结构物的破坏。(www.xing528.com)

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，遇水后即生成亚硫酸。各种酸类对水泥石都有不同程度的腐蚀作用。它们与水泥石中的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。

（3）碱类的腐蚀。碱类溶液如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，当水泥石被氢氧化钠浸透后又在空气中干燥，与空气中的二氧化碳作用而生成碳酸钠，碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉积，而使水泥石胀裂。

（4）盐类的腐蚀。

①镁盐侵蚀。在海水、地下水或矿泉水中，常含有较多的镁盐，一般以氯化镁、硫酸镁形态存在。镁盐与水泥石中的氢氧化钙起置换作用，生成松软且胶凝性不高的氢氧化镁。

②硫酸盐侵蚀。穿越海湾、沼泽或跨越污染河流的道路结构、沿线桥涵墩台，有时会受到海水、沼泽水、工业污水的侵蚀，这些水中常常含有碱性硫酸盐（如Na2 SO4、K2 SO4）等。这些硫酸盐先与水泥石中的氢氧化钙作用生成硫酸钙，即二水石膏（CaSO4·2H2 O），这种生成物再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矾石，其体积约为原来的水化铝酸钙体积的2.5倍，从而使硬化水泥石中的固相体积增加很多，产生相当大的结晶压力，造成水泥石开裂甚至毁坏。

3.水泥石腐蚀的防止

（1）根据腐蚀环境特点，合理选用水泥品种。选用硅酸三钙含量低的水泥，使水化产物中Ca（OH）2 的含量减少，可提高抗淡水侵蚀能力；选用铝酸三钙含量低的水泥，则可降低硫酸盐的腐蚀作用。

（2）提高水泥石的密实度。水泥石内部存在的孔隙是水泥石产生腐蚀的内因之一。通过采取诸如合理设计混凝土配合比、降低水胶比、合理选择骨料、掺外加剂及改善施工方法等，可以提高水泥石的密实度，增强其抗腐蚀能力。另外，也可以对水泥石表面进行处理，如碳化等，增加其表层密实度，从而达到防腐的目的。

（3）敷设耐蚀保护层。当腐蚀作用较强时，可在混凝土表面敷设一层耐腐蚀性强且不透水的保护层（通常可采用耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等）。