常見(jiàn)的水泥石腐蝕有哪幾種情況?
常見(jiàn)的水泥石腐蝕有:軟水侵蝕(溶出性侵蝕)、酸類侵蝕(溶解性侵蝕)、鹽類腐蝕、強(qiáng)堿腐蝕等。除上述四種侵蝕類型外,對(duì)水泥石有腐蝕作用的還有糖類、酒精、脂肪、氨鹽和含環(huán)烷酸的石油產(chǎn)品等。
(1)軟水侵蝕(溶出性侵蝕)
軟水是不含或僅含少量鈣、鎂等可溶性鹽的水。雨水、雪水、蒸餾水、工廠冷凝水以及含重碳酸鹽甚少的河水與湖水均屬軟水。軟水能使水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣溶解,并促使水泥石中其他水化產(chǎn)物發(fā)生分解,強(qiáng)度下降。故軟水侵蝕稱為“溶出性侵蝕”。
各種水化產(chǎn)物與水作用時(shí),因?yàn)闅溲趸}溶解度最大,所以首先被溶出。在水量不多或無(wú)水壓的情況下,由于周圍的水迅速被溶出的氫氧化鈣所飽和,溶出作用很快即中止,破壞僅發(fā)生于水泥石的表面部位,危害不大。但在大量水或流動(dòng)水中,氫氧化鈣會(huì)不斷溶出,特別是當(dāng)水泥石滲透性較大而又受壓力水作用時(shí),水不僅能滲入內(nèi)部,而且還能產(chǎn)生滲透作用,將氫氧化鈣溶解并滲濾出來(lái),因此不僅減小了水泥石的密實(shí)度,影響其強(qiáng)度,而且由于液相中氫氧化鈣的濃度降低,還會(huì)破壞原來(lái)水化物間的平衡堿度,而引起其他水化產(chǎn)物如水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣的溶解或分解。最后變成一些無(wú)膠凝能力的硅酸凝膠、氫氧化鋁、氫氧化鐵等,水泥石結(jié)構(gòu)徹底遭受破壞。
軟水腐蝕的輕重程度與水泥石所承受的水壓及與水中有無(wú)其他離子存在等因素有關(guān)。當(dāng)水泥石結(jié)構(gòu)承受水壓時(shí),受穿流水作用,水壓越大,水泥石透水性越大,腐蝕越嚴(yán)重。
溶出性侵蝕的速度還與環(huán)境水中重碳酸鹽的含量有很大關(guān)系。
(2)酸類侵蝕(溶解性侵蝕)
硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物呈堿性,其中含有較多的氫氧化鈣,當(dāng)遇到酸類或酸性水時(shí)則會(huì)發(fā)生中和反應(yīng),生成比氫氧化鈣溶解度大的鹽類,導(dǎo)致水泥石受損破壞。
碳酸的侵蝕:這種反應(yīng)長(zhǎng)期進(jìn)行會(huì)導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)疏松,密度下降,強(qiáng)度降低。另外水泥石中氫氧化鈣濃度的降低又會(huì)導(dǎo)致其他水化產(chǎn)物的分解。進(jìn)一步加劇了水泥石的腐蝕。
一般酸的腐蝕:各種酸類都會(huì)對(duì)水泥石造成不同程度的損害。其損害機(jī)理是酸類與水泥石中的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成物或者易溶于水,或者體積膨脹導(dǎo)致水泥石中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起水泥石破壞。無(wú)機(jī)酸中的鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸和有機(jī)酸中的醋酸、蟻酸、乳酸的腐蝕作用尤為嚴(yán)重。
(3)鹽類腐蝕
1)硫酸鹽及氯鹽腐蝕(膨脹型腐蝕)
在一些湖水、海水、沼澤水、地下水以及某些工業(yè)污水中常含有鈉、鉀、銨等的硫酸鹽,它們會(huì)先與硬化的水泥石結(jié)構(gòu)中的氫氧化鈣起置換反應(yīng),生成硫酸鈣。硫酸鈣再與水泥石中的水化硫鋁酸鈣起反應(yīng),生成高硫型水化硫鋁酸鈣,高硫型水化硫鋁酸鈣含有大量結(jié)晶水,其體積較原體積膨脹2.22倍,產(chǎn)生巨大的膨脹應(yīng)力,因此對(duì)水泥石的破壞很大,高硫型水化硫鋁酸鈣呈針狀晶體,俗稱“水泥桿菌”。
當(dāng)水中硫酸鹽濃度較高時(shí),硫酸鈣會(huì)在孔隙中直接結(jié)晶成二水石膏,造成膨脹壓力,引起水泥石的破壞。
2)鎂鹽的的腐蝕(雙重腐蝕)
在海水及地下水中,常含有大量的鎂鹽,主要是硫酸鎂和氯化鎂。它們與水泥石中的氫氧化鈣起置換作用,生成的氫氧化鎂松軟無(wú)膠凝能力,氯化鈣易溶于水,二水石膏則引起硫酸鹽的破壞。由此可見(jiàn)鎂鹽腐蝕屬于雙重腐蝕,鎂鹽對(duì)水泥石的破壞特別嚴(yán)重。
(4)強(qiáng)堿腐蝕
硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物呈堿性,一般堿類溶液濃度不大時(shí)不會(huì)對(duì)水泥石造成明顯損害。但鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇到強(qiáng)堿會(huì)發(fā)生反應(yīng),生成的鋁酸鈉溶于水。當(dāng)水泥石被氫氧化鈉浸透后又在空氣中干燥,則溶于水的鋁酸鈉會(huì)與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉。由于水分失去,碳酸鈉在水泥石毛細(xì)管中結(jié)晶膨脹,引起水泥石疏松、開(kāi)裂。

