第8章 无机非金属材料的腐蚀

水泥有较强的抗碱能力, NaOH对硅酸水泥的表面腐蚀, 主要是 与水泥中铝酸盐发生反应， 而使水泥发生腐蚀破坏。
2 内部腐蚀
由于硅酸盐材料(除了熔融品, 如玻璃, 铸石外)均有相当的 孔隙, 腐蚀介质很容易进入内部, 内部接触面积大, 腐蚀反应快 速, 其产物在内部结晶、积聚，使聚合物材料发生物理破坏。 如材料的膨胀, 内部应力开裂等。 混凝土和NaOH接触, 因NaOH吸收到空气中的CO2, 则有：
3．影响因素 (1) 材料成份 — 水泥中SiO2含量低于55% ——不耐酸；碱性 氧化物含量高 —— 耐酸腐蚀能力下降。 (2) 材料结构、形态 —— 晶体材料耐蚀性比无定形材料好, 如晶体SiO2 (石英)耐蚀强, 而且耐碱。而不定形SiO2容易溶于 碱。晶态结构化学稳定性好。孔隙越大, 越易发生内部腐蚀, 加 密剂可提高耐蚀性。 (3) 环境因素—— 介质粘度大, 内部腐蚀小, 如腐蚀性：HCl H2SO4。 当干湿交替或环境温度变化大, 对材料破坏大。在化 工环境中, 如氯化铵、销酸铵、尿素厂房易吸潮, 可使混凝土结 构的厂房快速破坏。温度低, 有些盐溶液和化学腐蚀产物会重 结晶, 混凝土结构的物理腐蚀破坏。
(4) 耐酸（碱）性
耐酸（碱）性 = ( G2/G1) x 100%
G2、G1实验前后重量比。
练习：
1. 请简述钢筋混凝土结构腐蚀破坏的特点。
第8章 无机材料的腐蚀
无机材料种类繁多 — 天然材料 (岩石, 石棉…)，合成材料 （铸石，陶瓷，混凝土, 玻璃, 石墨等）— 耐腐蚀无机材料腐蚀破坏形 式 —— 表面腐蚀 和 内部腐蚀, 或两者同时存在, 相互促进材
料的腐蚀破坏。
1． 表面腐蚀
无机材料主要有酸性氧化物SiO2 , 碱性氧化物CaO。 一般酸性氧化物耐酸而不耐碱。 SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O
2NaOH + CO2 Na2CO3· 2O H Ca(OH)2 + CO2 Ca2CO3· 2O H
膨胀性结 晶 —混凝土 开裂
硫酸盐如Na2SO4, CaSO4, MgSO4等渗入混凝土, 在内部生成 腐蚀产物: Ca(OH)2 + MgSO4 + 2H2O CaSO4· 2O + Mg(OH)2 2H Ca(OH)2 CaSO4· 2O 2H 体积增 2 倍, 混凝土膨胀开裂。
SiO2 + P2O5 SiP2O7
－焦磷酸硅
碱性氧化物, 耐碱不耐酸。
硅酸盐水泥 —— CaO 64－67%, SiO2 21－24%, Al2O3 4－
7%, Fe2O3 2－4%。 其中CaO的硬化物Ca(OH)2与酸接触发生
腐蚀反应。反应生成溶于水或难溶于水的钙盐而破坏。不同 的酸可生成不同的腐蚀产物。
2(3CaO· 2O3· 2O) + 3(Na2SO4· 2O) + 10H2O Al 12H H 3CaO· 2O33CaSO4· 2O + 2Al(OH)3 + 6NaOH Al 31H 大量结晶水,无机材料胀裂
钢筋/混凝土破坏——化学开裂和电化学腐蚀共同作用
Fe
Fe++
H2O
O2
CO2 Cl-
4. 无机非金属材料特性指标
（1）孔隙率和吸水率（化学稳定性）
孔隙率 = 孔隙体积/材料总体积 x 100%
吸水率= (G1-G0)/G0 x 100% G1:干重； G0:湿重
（2）不渗透性（抗渗入内部腐蚀） 不渗透性= W/ T x 100%
(3) 耐热冲击 （热稳定性）
耐热冲击 = ( (1-)).c./E.a 其中： -抗拉强度；E-弹性模量； -泊松比 c- 形状系数； -导热系数； a-线膨胀系数
生成物Na2SiO3易溶于H2O和碱 —— 材料破坏。
特殊情况：
硅酸盐在HF和高温H3PO4 （300℃ ）受到腐蚀：
SiO2 + 4HF SiF4 + H2O SiF4 + 2HF H2(SiF6) H3PO4 HPO3 + H2O
217 oC －氟硅酸
2HPO3 P2O5 + H2O