第4本水机· 53 ·9. 碱水泥中碱含量按Na2O+0.658K0计算值来表示。若使用活性骨料，要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大丁0.60%或由供需双方商定当混凝土骨料中含有活性一氧化硅时，会与水泥中的碱相互作用形成碱的硅酸盐凝胶出于后者体积膨胀可引起泥凝十开裂，造成结构的破坏，这种现象称为“碱一骨料反应”（详见第5.5.5节）。它是影响混凝上耐久性的一个重要因素。碱一骨料反应与混凝上中的总碱量、骨料及使用环境等有关。为防止碱一骨料反应，标准对碱含量做出了相应规定。国家标准GB175--1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》还规定：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合标准规定时，均为废品。凡细度和终凝时间的任一项不符合标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低丁商品强度等级的指标时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。4.1.4水泥石的腐蚀与防止硬化水泥石在通常条件下具有较好的耐久性，但在流动的淡水和某些侵蚀介质存在的环境中，其结构会受到侵蚀，直至破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。它对水泥耐久性影响较人，必须采取有效措施予以防止。1.水泥石的主要腐蚀类型1)软水腐蚀(溶出性腐蚀)Ca(OH)2晶体是水泥的十要水化产物之一，水泥的H他水化产物也须在一定浓度的Ca(OH)2溶液中才能稳定存在，而Ca(OH)2义是易溶于水的。若水泥石中的Ca(OH)2被溶解流失，其浓度低丁水化产物所需要的最低要求时，水泥的水化产物就会被溶解或分解，从而造成水泥石的破坏。所以软水腐蚀是种溶出性的腐蚀雨水、雪水、蒸馏水、冷凝水、含碳酸盐较少的河水和湖水等都是软水，当水泥石长期与这些水接触时，Ca(OH)2会被溶出，每升水中可溶解Ca(OH)21.3克以上。在静水无压或水量不多情况下，由丁Ca(OH)2的溶解度较小，溶液易达到饱和，故溶出作用仪限丁表面，并很快停止，其影响不大。但在流水、压力水或大量水的情况下，Ca(OH)2会不断地被溶解流失。一方面使水泥石孔隙率增大，密实度和强度下降，水更易向内部渗透；另-方面，水泥石的碱度不断降低，引起水化产物分解，最终变成胶结能力很差的产物，使水泥石结构受到破坏。软水腐蚀的程度与水的暂时硬度(水中重碳酸盐即碳酸氢钙和碳酸氢镁的含量)有关，碳酸氢钙和碳酸氢镁能与水泥石中的Ca(OH)2反应生成不溶于水的碳酸钙，其反应式如下：Ca(OH)2+Ca(HCO)2-2CaCO,++2H20生成的碳酸钙沉淀在水泥石的孔隙内而提高具密实度，并在水泥石表面形成紧密不透水层，从而可以阻止外界水的侵入和内部Ca(OH)的扩散析出。所以，水的暂时硬度越高，腐蚀作用越小。应用这一性质，对须与软水接触的混凝土制品或构件，可先在空气中硬化，再进行表面碳化，形成碳酸钙外壳，可起到定的保护作用·53 ·
+ 54 .土木工暖材料2）盐类腐蚀(1）硫酸盐腐蚀(膨胀腐蚀)是指在海水、湖水、盐沼水、地下水、某些工业污水、流经高炉矿渣或煤渣的水中，常含钾、钠和氨等的硫酸盐。它们与水泥石中的Ca(OH)2发生置换反应，生成硫酸钙。硫酸钙与水泥石中的水化铝酸钙作用会生成高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石)，其反应式为：Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O=CaSO42H2O+2NaOH4Ca0-Al0;·19H0+3(CaSO4-2H20)+7H20-3Ca0-Al20;3CaS04:31H20+Ca(OH)23Ca0-Al,O6H,0+3(CaS042H,O)+19H0=3CaO-AlO3CaS0431H0生成的尚硫型水化硫铝酸钙晶体比原有水化铝酸钙体积增人1倍～1.5倍，硫酸盐浓度高时还会在孔隙中直接结品成二水石膏，比Ca(OH)2的体积增大1.2倍以上。此引起水泥石内部膨胀，致使结构胀裂、强度下降而遭到破坏。因为，生成的高硫型水化硫铝酸钙品体呈针状，又形象地称为“水泥杆菌”，如图4.5所示。图4.5水化硫铝酸钙晶体—水泥杆菌(2）镁盐腐蚀是指在海水及地下水中，常含有大量的镁盐。主要是硫酸镁和氯化镁，它们可与水泥石中的Ca(OH)2发生如下反应。MgSO+Ca(OH)2+2HO=CaSO42HO+Mg(OH)MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)2所生成的Mg(OH)2松软而无胶凝性，CaCl2易溶于水，会引起溶出性腐蚀，二水石膏又会引起膨胀腐蚀。所以硫酸镁对水泥起硫酸盐和镁盐的双重腐蚀作用，危害更严重，3）酸类腐蚀（1）碳酸腐蚀是指在工业污水、地下水中常溶解有较多的二氧化碳，形成碳酸水，这种水对水泥石有较强的腐蚀作用。首先，二氧化碳与水泥石中的Ca(OH)2反应，生成碳酸钙。Ca(OH)a+CO,+H.O-CaCOt2HO生成的碳酸钙是固体，但它在含碳酸的水巾是不稳定的，会发生可逆反应，转变成重碳酸钙，反应式如下：CaCO,+CO2+H2O-Ca(HCO3)2所生成的重碳酸钙易溶丁水。当水中含有较多的碳酸，且超过平衡浓度时，上式反应· 54 -
第 4本 水明. 55 .就向右进行，将导致水泥石中的Ca（OH)转变成为重碳酸盐而溶失，发生溶出性的腐蚀。当水的暂时硬度较大时，所含重碳酸盐较多，上式平衡所需的碳酸就要越多，因而，可以减轻腐蚀的影响。(2）一般酸的腐蚀是指水泥水化生成大量Ca(OH)2，因而呈碱性，一般酸都会对它有不同的腐蚀作用。主要原因是一般酸都公与Ca(OH)2发生中和反应，H反应的产物或者易溶」水，或者体积膨胀，使水泥石性能下降，甚至导致破坏；无机强酸还会与水泥石中的水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物反应，使之分解，而导致腐蚀破坏。一般来说，有机酸的腐蚀作用较无机酸弱：酸的浓度越大，腐蚀作用越强。例如：Ca(OH)2+2HCI=CaCl,+2H,0Ca(OH)2+2H2SO4=CaSO42HO2Ca0-SiO2+4HCI-2CaCl2+SiO2-2H203CaO-Al,0;+6HCI=3CaClz+Al20-3H20腐蚀作用较强的是无机酸中的盐酸(HCI)、氢氟酸(HF)、硝酸(HNO)、硫酸(H2SO4)和有机酸中的醋酸(即乙酸CHCOOH)、蚁酸(即甲酸HCOOH)和乳酸[CH,CH(OH)COOH]等。氢氟酸能侵蚀水泥石巾的硅酸盐和硅质骨料，腐蚀作用非常强烈：而草酸（即乙二酸HOOCCOOH2H?O）与Ca(OH)2反应生成的草酸钙为不溶性盐，可在水泥石表面形成保护层，所以腐蚀作用很小。4）强碱的腐蚀浓度不高的碱类溶液，一般对水泥石无害。但若长期处丁较高浓度(大丁10%)的含碱溶液中也能发性缓慢腐蚀，主要是化学腐蚀和结品腐蚀。化学腐蚀：如氢氧化钠与水化产物反应，生成胶结力不强，易溶析的产物。2Ca0-SiO2nH,0+2NaOH-2Ca(OH)2+Na20-SiO2+(n-1)H203Ca0-Al,O6H,0+2Na0H=3Ca(OH)2+Na2O-Al.QO+4H,0结晶腐蚀：如氢氧化钠渗入水泥石后，与空气中的二氧化碳反应牛成含结晶水的碳酸钠，碳酸钠在毛细孔中结品体积膨胀，而使水泥石开裂破坏。5）其他腐蚀除了上述四种主要的腐蚀类型外，些其他物质也对水泥石有腐蚀作用，如糖、氨盐、酒精、动物脂肪、含环烷酸的石油产品及碱一骨料反应等。它们或是影响水泥的水化、或是影响水泥的激凝结、或是体积变化引起开裂、或是影响水泥的强度，从不同的方面造成水泥石的性能下降其至破坏。实际工程中水泥石的腐蚀足一个复杂的物理化学作用过程，腐蚀的作用往往不足单一的，而是几种同时存在，相互影响的。2.腐蚀的防止水泥石腐蚀的产生，主要有三个基本原因：一是水泥石中存在易被腐蚀的组分，主要是Ca（OH和水化铝酸钙：二是有能产生腐蚀的介质和环境条件：三是水泥石本身不密实，有许多毛细孔，使侵蚀介质能进入其内部。防止水泥石的腐蚀，一般可采取以下措施。·55