建筑材料水泥石的腐蝕與防止措施

張冬梅

（長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北 武漢 430212）

硅酸鹽水泥石硬化后是一種耐久性很好的建筑材料，但是如果處在了有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，硅酸鹽水泥石的耐久性就會(huì)變差，它的結(jié)構(gòu)會(huì)受到破壞，導(dǎo)致它不能很好的使用，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。所以，我們必須了解硅酸鹽水泥石在什么環(huán)境下容易遭受腐蝕以及采取什么措施來(lái)防止它的腐蝕。本文主要分析了水泥石腐蝕的類型，水泥石腐蝕的原因及水泥石腐蝕的防止措施。

1 硅酸鹽水泥石的腐蝕

水泥石的腐蝕是指硬化后的水泥石在外界侵蝕性介質(zhì)的作用下，其中侵蝕性介質(zhì)包括酸、堿、鹽、軟水或其他物質(zhì)等，使結(jié)構(gòu)遭受破壞，強(qiáng)度有明顯降低，甚至完全破壞的現(xiàn)象。

2 硅酸鹽水泥石腐蝕的種類

主要有軟水腐蝕、鹽類腐蝕（硫酸鹽腐蝕、鎂鹽腐蝕）、酸類腐蝕（一般酸腐蝕、碳酸腐蝕）、強(qiáng)堿腐蝕等幾種，下面分別進(jìn)行介紹。

2.1 軟水腐蝕

軟水指水中重碳酸鹽含量較小的水，硅酸鹽水泥石在這樣的水中使用的時(shí)候會(huì)造成腐蝕。若水泥石處在靜水或者無(wú)壓力的水中，水化產(chǎn)物氫氧化鈣有一定的溶解度，但溶解得較少，僅限于表層，對(duì)水泥石結(jié)構(gòu)的危害不大。但是如果在流動(dòng)的水中或有壓力的水中，溶解的氫氧化鈣就會(huì)被流動(dòng)的水帶走，溶解一部分帶走一部分，那么原來(lái)氫氧化鈣所占的地方就慢慢地變成了孔隙。因?yàn)闅溲趸}的不斷被溶出并帶走，孔隙不斷增大，同時(shí)又因?yàn)闅溲趸}逐漸被溶解，水泥石堿度就會(huì)降低，堿度降低會(huì)帶來(lái)不利的影響，水泥石中的其他水化產(chǎn)物在低堿環(huán)境下會(huì)發(fā)生分解與溶蝕，從而導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)破壞。

2.2 鹽類腐蝕

主要指硫酸鹽和鎂鹽，這兩種鹽一般存在于海水、地下水、沼澤水或工業(yè)廢水中，下面來(lái)看一下這兩種鹽是怎樣腐蝕水泥石的。

1）硫酸鹽腐蝕

硫酸鹽類如硫酸鎂、硫酸鈉及硫酸鈣等，它們也會(huì)破壞水泥石結(jié)構(gòu)。原因是硫酸鹽和水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)會(huì)生成硫酸鈣，這種生成物和水泥石中的水化鋁酸鈣反應(yīng)會(huì)生成水化硫鋁酸鈣，體積增大，在水泥石中產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，使水泥石結(jié)構(gòu)開裂。

2）鎂鹽腐蝕

以氯化鎂為例，氯化鎂和氫氧化鈣反應(yīng)，則會(huì)生成氯化鈣和氫氧化鎂。

MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)2

氯化鈣易溶于水，氫氧化鎂是松軟無(wú)膠結(jié)能力的，它們會(huì)使硅酸鹽水泥石強(qiáng)度下降。同時(shí)因氫氧化鈣轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸V，氫氧化鎂的堿度比氫氧化鈣低，這樣就會(huì)降低水泥石中的堿度，水泥石中的堿度降低，又會(huì)使其他的水化產(chǎn)物發(fā)生分解，導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)破壞。所以，鎂鹽的腐蝕一般稱為雙重腐蝕，比單一腐蝕更加嚴(yán)重。

2.3 酸類腐蝕

1）一般酸腐蝕

在某些工業(yè)廢水、沼澤水和地下水中，常會(huì)含有一些酸，如鹽酸、硫酸等。因水泥石中含有氫氧化鈣呈堿性，當(dāng)水泥石遇到酸以后，酸堿會(huì)發(fā)生反應(yīng)，酸的濃度越高，水泥石腐蝕就越嚴(yán)重。例如鹽酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成的氯化鈣易溶于水；硫酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成的二水石膏易結(jié)晶膨脹，都會(huì)造成水泥石結(jié)構(gòu)破壞。

2）碳酸腐蝕

在地下水和工業(yè)廢水中常含有二氧化碳，二氧化碳和水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水。

Ca(OH)2+CO2+H2O =CaCO3+2H2O

若反應(yīng)只進(jìn)行到這里，對(duì)水泥石還是比較有利的，因?yàn)樘妓徕}是一個(gè)幾乎不溶于水的物質(zhì)，它沉積在水泥石中的孔隙中起密實(shí)作用，可阻止環(huán)境水的繼續(xù)侵入，又會(huì)阻止氫氧化鈣往外溶出，這樣對(duì)水泥石反而有保護(hù)作用，這是二氧化碳濃度小的時(shí)候。但當(dāng)環(huán)境水中二氧化碳的濃度比較大時(shí)，所生成的碳酸鈣會(huì)繼續(xù)和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈣。

CaCO3+CO2+H2O = Ca(HCO3)2

碳酸氫鈣和碳酸鈣是兩種不同的物質(zhì)，碳酸鈣幾乎不溶于水，而碳酸氫鈣易溶于水。這個(gè)反應(yīng)一般是可逆的，但當(dāng)這些水中的二氧化碳濃度較大時(shí)，這個(gè)反應(yīng)是向右進(jìn)行的，氫氧化鈣先變成碳酸鈣，然后碳酸鈣又變成碳酸氫鈣，成為易溶的物質(zhì)，它溶出以后，水泥石內(nèi)部孔隙就會(huì)增加，水泥石強(qiáng)度就會(huì)下降。同時(shí)因?yàn)闅溲趸}被消耗掉了，堿度就降低了，其他水化產(chǎn)物因堿度降低也不能穩(wěn)定存在而發(fā)生分解，從而導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)破壞。

2.4 強(qiáng)堿的腐蝕

硅酸鹽水泥石呈堿性，若遇到弱堿，一般不會(huì)被腐蝕，但若遇到強(qiáng)堿，也會(huì)發(fā)生腐蝕。

3 水泥石腐蝕的原因

3.1 內(nèi)因

1）水泥石中有易受腐蝕的成分氫氧化鈣和水化鋁酸鈣。

2）水泥石中有孔隙，腐蝕性介質(zhì)能進(jìn)入其內(nèi)部。

3.2 外因

環(huán)境中有腐蝕性介質(zhì)，如軟水、酸、堿、鹽等。

4 水泥石腐蝕的防止措施

4.1 合理選擇水泥品種

從以上分析可知，水泥石遭受腐蝕的主要原因之一是水泥石中含有水化產(chǎn)物氫氧化鈣等，如果這些成分含量越多，它造成的破壞也就越嚴(yán)重。因此，為了防止腐蝕或減輕腐蝕，就要想辦法減少水泥石中氫氧化鈣的含量。所以合理選用水泥品種，使水泥熟料減少，水化產(chǎn)物中氫氧化鈣的含量也就減少了，例如選擇摻有混合材料的水泥。

4.2 提高水泥石的密實(shí)度

水泥石不是絕對(duì)的密實(shí)，它內(nèi)部有孔隙存在，因?yàn)樵跀嚢杷酀{的時(shí)候，為了使水泥漿有較好的流動(dòng)性，加的水較多，而不是剛好夠水泥水化的水，多余的水蒸發(fā)以后就形成了孔隙，使水泥石密實(shí)度降低，腐蝕介質(zhì)容易進(jìn)入其內(nèi)部。所以，要想辦法提高水泥石的密實(shí)度，降低孔隙率，例如可以摻入外加劑，改善施工方法，選擇級(jí)配良好的骨料。

4.3 在水泥石表面做保護(hù)層

針對(duì)環(huán)境中有腐蝕性介質(zhì)的問(wèn)題，可以將腐蝕性介質(zhì)與水泥石隔開，防止腐蝕性介質(zhì)和水泥石直接接觸。隔絕的辦法就是在水泥石的表面做保護(hù)層，如用玻璃、瀝青、塑料等覆蓋在水泥石的表面，把水泥石和腐蝕性介質(zhì)隔開，從而保護(hù)水泥石不遭受腐蝕。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，硅酸鹽水泥石腐蝕的種類主要有軟水腐蝕、鹽類腐蝕、酸類腐蝕、強(qiáng)堿腐蝕等幾種，為了保證水泥石的耐久性，針對(duì)腐蝕的原因，我們要采取一些適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)防止水泥石的腐蝕，以保證建筑物經(jīng)久耐用。