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为什么选用含有硅酸三钙、铝酸三钙少的水泥,可以减少水泥石的腐蚀?为什么没说硅酸二钙?

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/11/09 02:00:36
为什么选用含有硅酸三钙、铝酸三钙少的水泥,可以减少水泥石的腐蚀?为什么没说硅酸二钙?
硅酸二钙和硅酸三钙和水反应后产物一样的呀?怎么书上只说了选用硅酸三钙和铝酸三钙少的水泥可以减少腐蚀呢
水泥石腐蚀的研究较多不能详细给予解释,这里只是做个大概的说明.
腐蚀种类:(一)水化物氢氧化钙Ca(OH)2的溶失
1、溶析性侵蚀
溶析性侵蚀又称淡水侵蚀或溶出侵蚀,是指硬化水泥石中的水化产物被淡水溶解并带走的一种侵蚀现象.在水泥石的各种水化物中,Ca(OH)2溶解度最大,在淡水中会首先被溶出.当水量不多,或在静水、无压的情况下,水中Ca(OH)2浓度很快达到饱和程度,溶出作用也就中止.但在大量或流动的水中,水流会不断地将Ca(OH)2溶出并带走.
2、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.
3、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.
(二)硫酸盐侵蚀
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(CaSO4·2H2O),这种生成物再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矶石,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.
(三)强酸与强碱的腐蚀
1、酸
酸类离解出来的H+离子和酸根R-离子,分别与水泥石中Ca(OH)2的OH-和Ca2+结合成水和钙盐.
2H++2OH-=2H2O
Ca2++2R-=CaR2
碳酸腐蚀
在工业污水、地下水中常溶解有较多的二氧化碳,这种水对水泥石的腐蚀作用是通过下面方式进行的:
开始时二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用生成碳酸钙:
Ca(OH)2+CO2+H2O→CaCO3+2H2O
生成的碳酸钙再与含碳酸的水作用转变成重碳酸钙,是可逆反应:
CaCO3+CO2+H2O
Ca(HCO3)2
生成的重碳酸钙易溶于水.当水中含有较多的碳酸,并超过平衡浓度,则上式反应向右进行.因此水泥石中的氢氧化钙,通过转变为易溶的重碳酸钙而溶失.氢氧化钙浓度降低,还会导致水泥石中其他水化物的分解,使腐蚀作用进一步加剧.
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.腐蚀作用最快的是无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸和有机酸中的醋酸、蚁酸和乳酸.
例如,盐酸与水泥石中的氢氧化钙作用:
2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O
生成的氯化钙易溶于水.
硫酸与水泥石中的氢氧化钙作用:
H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4·2H2O
生成的二水石膏或者直接在水泥石孔隙中结晶产生膨胀,或者再与水泥石中的水化铝酸钙作用,生成高硫型水化硫铝酸钙,其破坏性更大.
2、碱
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:
3CaO.Al2O3+6NaOH=3Na2O.Al2O3+3Ca(OH)2
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:
2NaOH+CO2= Na2CO3+H2O
碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉积,而使水泥石胀裂.
NaOH+CO2+H2O→Na2CO3.10H2O
从以上情况可以得出腐蚀的原因有如下三种
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.
根据以上分析可知,引起水泥石腐蚀的主要内因是水泥石中含有相当数量氢氧化钙,以及一定数量的水化铝酸钙(C3A的水化产物).水泥石中的各种孔隙及孔隙通道使得外界侵蚀性介质易于侵入.由于C3S和C3A水化反应较快,短时间内会放出大量水化热,导致水泥石各部分温度差异大,易于产生裂缝导致外界侵蚀,同时由于C3S产生的Ca(OH)2比C2S多,更加容易导致水泥石腐蚀.所以C3S和C3A含量较多的水泥更易于腐蚀