建筑水泥石的腐蚀与防止措施

宋 磊

（安徽省产品质量监督检验研究院，安徽 合肥 230601）

建筑水泥石的腐蚀与防止措施

宋 磊

（安徽省产品质量监督检验研究院，安徽 合肥 230601）

随着我国建筑行业的不断发展，建筑水泥石已经被广泛的应用于各类建筑物中，然而外界因素的变化很容易导致建筑水泥石出现腐蚀现象，此时就需要专业人员对其进行系统的分析，并根据实际情况选择与之对应的预防措施，从根本上预防水泥石腐蚀的现象。

建筑水泥石；腐蚀因素；预防措施

1.水泥石定义及特点

1.1 水泥石定义

水泥石又被称之为净浆硬化体，其主要是由未水化的水泥颗粒内核、胶凝体、毛细孔等组成，属于非均质体。

1.2 水泥石特点

水泥石主要包括各种残存的熟料矿物、水化产物和凝聚于孔中的水。其具有一定的孔隙率与机械强度。目前，水泥石的耐久性和强度已经成为评价水泥石基本性能的主要指标。水泥石的耐久性主要是通过抗冻性、抗渗性以及对环境介质的抗蚀性三个主要参数来评价。水泥石的工程性质主要取决于水泥石的结构组成，即水化物的相对含量、水化物的类型以及孔的大小、分布和形状等。水化物的类型一般由水泥品种来决定，水化物的相对含量则由水化程度来决定，水灰比大小由孔的大小来决定。当水泥石的水灰比相同时，水化程度愈高，则建筑水泥石中未水化水泥和毛细孔的量相对减少，结构中水化物增多，水泥石强度高、结构密实、耐久性好。如果水泥石的水化程度相同时，则水灰比越大，毛细孔占据的比例就越大，所以其耐久性和强度会逐渐下降。

2. 诱发建筑水泥石的腐蚀因素

2.1 软水侵蚀

软水侵蚀又可以称之为溶出性侵蚀，其不仅可以促进水泥水化产物遭受氢氧化钙溶解，而且还能降低水泥石强度。不同水化产物在和水发生反应时，将会导致氢氧化钙最先溶出。在大量流动水中，会导致氢氧化钙不断被溶出，尤其是当水泥石具有较大渗透性时，不仅会导致水渗人内部发生渗透反应，而且还可以溶解氢氧化钙并使其渗透出来，进而降低了水泥石的强度和密实度。由于氢氧化钙在液相状态下，具有降低的浓度，同时也会对原来水化物间的碱度平衡造成不同程度的破坏，从而会引起水化铝酸钙、水化硅酸钙等水化物的溶解或分解。最后成为一种没有胶凝能力的氢氧化铝、硅酸凝胶、氢氧化铁等，导致水泥石结构彻底破坏。软水腐蚀程度的大小与水中有无其它离子存在、水泥石所承受的水压力大小等因素有关。当水泥石承受较大水压时，受穿流水作用会导致水泥石透水性增大，腐蚀尤为严重。环境水中重碳酸盐的含量也在一定程度上决定了溶出性侵蚀的速度。建筑水泥石在与软水接触过程中，对溶出性侵蚀存在一定程度的抵抗作用。

2.2 酸类侵蚀

2.2.1 碳酸侵蚀

地下水，工业水中往往含有一定量的二氧化碳，并与水接触生成碳酸水，该碳酸水会与水泥石反应，具体作用方程式如：Ca(0H)2+C02+H20=CaCO3+2H20。刚开始生成的碳酸钙具有较低的溶解度，但是当其继续受到较高的碳酸溶液侵蚀时，将会导致碳酸钙与碳酸水发生进一步的发硬，如CaCO3+H20+C02=Ca(HC03)2。

上述反应一般属于可逆反应，当水中含有大量二氧化碳时，则会促进上述反应向右进行，生成溶解度较大的重碳酸钙。该反映如果长期进行下去将会导致水泥石密度下降，结构疏松，强度降低。此外，水泥石中所含氢氧化钙浓度逐渐下降时，还会促进其它水化物的分解，从而加重了水泥石的腐蚀。

2.2.2 一般酸的腐蚀

地下水、工业水、沼泽水中所含有的有机酸、无机酸及亚硫酸都会在不同程度上对水泥石造成损害，其损害机理是酸类物质和水泥石中所含有的氢氧化钙发生化学反应，生成物或很容易发生体积膨胀，从而造成水泥石破坏。有机酸中的乙酸、醋酸、乳酸和无机酸中的硝酸、氢氟酸、盐酸、硫酸等对水泥石造成的腐蚀作用较为严重，并且主要以硫酸、盐酸与水泥石中所含氢氧化钙发生反应最为常见，其反应式为： Ca(oH)2+2HCI= CaCI2+H20；Ca(oH)2+2HS04=CaCO4·2H2O，上述反应式中生产的氯化钙极易溶于水中，形成二水石膏，从而诱发水泥石的腐蚀。

2.3 盐类腐蚀

2.3.1 硫酸盐及氯盐腐蚀

硫酸盐及氯盐腐蚀属于膨胀性腐蚀，在一些海水、湖水、地下水、沼泽水以及工业污水均含有钾、钠、镁等硫酸盐，它们会与水泥石中所含有的氢氧化钙发生置换反应生成硫酸钙。随后硫酸钙又会和水泥石中所含有的水化硫铝酸钙继续发生反应，生成高硫型水化硫铝酸钙。其俗称“水泥杆菌”，含有很多的结晶水，会产生较大的膨胀应力，使水泥石遭受较大的破坏。当硫酸盐浓度达到较高值时，其会在水泥石孔隙中结晶生成二水石膏，引起水泥石腐蚀。

2.3.2 镁盐的腐蚀

在地下水及海水中，一般含有氯化镁和硫酸镁，他们均可以与水泥石中的氯化钙发生置换反应生成氢氧化镁。氯化钙很容易溶于水中，并导致硫酸盐破坏。因此，镁盐腐蚀是一种双重腐蚀，其对水泥石产生的腐蚀作用非常严重。

2.4 强碱腐蚀

硅酸盐水泥水化产物一般为碱性物质，当其遇到强碱(如 Na0H)就会迅速出现一系列反应，并生成易溶于水的硫酸钠，具体反应式为：3Ca0A1203+6Na0H+2H2O=3Na2OA·l203+3Ca(OH)。当水泥石与氢氧化钙发生反应之后，置于空气中进行干燥，此时溶于水中的铝酸钠会与二氧化碳发生化学反应最终生成碳酸钠。在水泥石毛细管中碳酸钠结晶膨胀，导致水泥石疏松、开裂。

水泥石腐蚀一般是由多种因素共同作用的，属于一个非常复杂的物理化学过程。但是总的来说，诱发水泥石出现腐蚀的外部因素是侵蚀介质的存在。而内部因素则是水泥石中含有的水化铝酸钙和氢氧化钙极易与二氧化碳发生腐蚀反应。水泥石密实程度不高，当水泥石发生水泥水化反应时，其所需要的水量仅为水泥石质量的23%，而实际用水量达到了40%-70%，大部分水分会存在于水泥石的孔隙和毛细管中。腐蚀介质不仅会在水泥石面发生腐蚀反应，而且会通过孔隙和毛细管进入水泥石内部，导致其产生无法弥补的损坏。由于硅酸盐水泥在发生反应时，一般含有较多的水化铝酸钙和氢氧化钙，因此其发生水泥石腐蚀的现象较轻。而掺混合材料的水泥石，含有较少的氢氧化钙明，其耐侵蚀性要明显高于硅酸盐水泥石。

3.预防水泥石腐蚀的主要措施

3.1 根据腐蚀特点，合理选择水泥石类型

水泥石中所含有的水化铝酸钙和氢氧化钙是诱发水泥石腐蚀的主要组分，当水泥石遇到软水侵蚀时，一般可以选择氢氧化钙含量少的水泥。如果水泥石处于硫酸盐环境中，可以选用铝酸三钙含较低的水泥。

3.2 提高水泥石的密实度

水泥石中的孔隙、毛细管是家具水泥石腐蚀的主要内因，因此，选择合理技术措施，如振动成型、强制搅拌、掺外加剂、真空吸水等，尽可能降低水灰比，从而提高水泥石的密实度，降低孔隙和毛细管，提高水泥石的耐侵蚀性。

3.3 表面加作保护层

当水泥石腐蚀现象比较严重时，可以在水泥石表面加保护层。保护层的主要材料有耐酸陶瓷、耐酸石料、玻璃、塑料、沥青等。

4.结束语

在进行建筑物水泥石施工时，要对施工现场的实际情况进行分析，选择合适的水泥材料，对于无法避免水泥石腐蚀的施工，也要尽可能采取有效的预防措施，从而确保施工的顺利进行，提高建筑施工的整体质量。

[1]刘益宾,邢恩波.谈建筑水泥石的腐蚀与防止[J].科技创业家 ,2012,8(5):49-50.

[2]李国华.高温下湿相 CO2腐蚀水泥石的评价方法[J].中国石油和化工标准与质量,2013,14(9):134-135.

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