高抗硫水泥的特点

抗硫酸盐水泥有什么特点？

与一般硅酸盐水泥相比，抗硫酸盐硅酸盐水泥的铝酸三钙（C3A）含量受到限制，标准（GB 748-2005 抗硫酸盐硅酸盐水泥）规定：中抗硫酸盐水泥的C3A含量不得超过5%，高抗硫酸盐水泥的C3A含量不得超过3%。因为，C3A本身及其水化产物最容易被硫酸盐侵蚀。此外，硅酸钙矿物水化产生的氢氧化钙，也容易与硫酸盐反应而受到侵蚀。

抗硫酸盐水泥是硅酸盐水泥系列的一个品种。顾名思义，就是这种水泥必须具备一定的抵抗硫酸盐侵蚀能力。有专门标准试验方法进行测试，我国的标准方法为GB/T 749-2008 ‘水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法’。 硅酸盐水泥中，最容易受到硫酸盐侵蚀的水化产物来源于水泥矿物铝酸三钙(C3A)，因此抗硫酸盐水泥主要限制水泥中C3A的含量，其次也限制硅酸三钙(C3S)含量。在我国的水泥标准GB 748-2005‘抗硫酸盐硅酸盐水泥’规定： 中抗硫酸盐水泥：C3A含量＜5.0%，C3S含量＜55.0% 高抗硫酸盐水泥：C3A含量＜3.0%，C3S含量＜50.0% 普通硅酸盐水泥，C3A含量往往超过8%，C3S含量超过55%

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？

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