浅析Ca(OH)2对混凝土耐久性的影响

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浅析Ca(OH)2 对混凝土耐久性的影响
水泥加适量的水拌合后,立即发生化学反应。水泥的各个组分开始溶解并产生了复杂的物理、化学与物理化学力学的变化,并形成一系列的水化产物。Ca(OH)2是水泥熟料矿物的水化产物之一。
当C3S、C2S刚与水接触时,CaO和SiO2以在熟料矿物中相同的分子比进入溶液中,随着水化反应的进行,水泥石中凝胶状或近似无定形状的水化硅酸钙的数量逐渐增加,并相互搭结,最终形成水泥石的机械强度。同时,溶液中石灰的浓度也不断增高,当溶液中的石灰浓度达到饱和状态时,Ca(OH)2 即以结晶体的形式析出。Ca(OH)2 晶体从水泥石孔隙溶液中析出的过程是一个可逆过程。若某种外界因素或内在原因导致水泥石孔隙溶液Ca(OH)2 浓度降低到饱和浓度以下时,Ca(OH)2晶体则会发生溶解,以补充溶液中消耗的Ca(OH)2 ,直至达到新的平衡。
由此可见,水泥石中的Ca(OH)2 是以两种形态存在的:以饱和石灰溶液的形态存在于水泥石的孔隙中;以Ca(OH)2晶体的形态存在于水化硅酸钙凝胶体等水化产物间或孔隙中。在正常情况下,Ca(OH)2 的这两种形态在水泥石水化产物之间处于动态平衡状态。水泥石中Ca(OH)2两种形态的动态平衡机制决定了水泥混凝土具有较高的力学强度和较好
的稳定性、耐久性,同时也导致水泥混凝土的某些耐久性失效。
首先,Ca(OH)2混凝土稳定性的影响
水泥熟料矿物与水发生水化反应后,能够生成具有胶结作用的水化硅酸钙、水化铝酸钙等,后者是水泥混凝土力学强度的主要来源。因此,
水化硅酸钙、水化铝酸钙的稳定存在是水泥混凝土具有力学强度和稳定性的前提。研究表明,水化硅酸钙等水化产物稳定存在的必要条件是要有持续的碱性介质环境,而水泥石孔隙溶液可提供这一环境条件。水泥石孔隙溶液中的碱性环境一部分来自孔隙溶液中碱金属的氢氧化物,但大部分来自于孔隙溶液中的Ca(OH)2 。Ca2+、OH—的存在,既保证了各种水化产物的不断生成和稳定存在,又为它们间的相互转化提供了必要的介质条件。比如,当溶液中石灰浓度较高时,水化产物主要以Ⅰ型
C-S-H凝胶的形式存在;当溶液中石灰浓度较低时,Ⅰ型C-S-H凝胶要转化成Ⅱ型C-S-H凝胶等。由此可见,水泥石中Ca(OH)2溶液及其晶体的存在使水泥混凝土具有力学强度和稳定性。
大田西瓜种植技术其次,Ca(OH)2对混凝土护筋性的影响
混凝土的护筋性使钢筋混凝土得以广泛应用。钢筋锈蚀是指在O2和H2O存在的条件下,钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水,并在钢筋表面生成红铁锈,化学反应方程式如下:
2Fe+ O2+2 H2O→2Fe(OH)2降噪轮胎
4Fe(OH)2 +2 H2O+ O2→Fe(OH)3
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钢筋发生锈蚀后,体积膨胀数倍,从而引起混凝土开裂破坏。混凝土中的钢筋由于有混凝土的保护故发生上述反应的可能性很小。通常普通硅酸盐水泥配制的密实混凝土未经碳化时,孔隙溶液的pH值约为13,在该碱性环境中,若没有Cl—存在,钢筋表面会形成1层由Fe2O3·nH2O 和Fe304·nH2O 组成的钝化膜,其厚度约为200~1000nm,能抑制阳极反应,从而阻止钢筋锈蚀发生。混凝土孔隙液相的pH值能达到13,是因为液相中存在大量的Ca(OH)2碱性溶液。当混凝土暴露在大气中时,空气
中的二氧化碳、水份等沿毛细孔道渗透到混凝土内部,并溶解于毛细孔隙的液相当中,与Ca(OH)2 、水化硅酸钙等水化产物相互作用生成碳酸钙,化学反应方程式如下
Ca(OH)2 + H2O + C02→CaCO3智能自吸泵
C-S-H + H2O + C02→CaCO3
4CaO·Al2O3·19H2O→CaCO3+(n+1)H2O
反应生成的碳酸钙属非溶解性钙盐,其体积比原反应物的体积膨胀约17%,,将堵塞部分毛细孔道,有益于混凝土的抗化学腐蚀能力和抗渗性的提高。但是,碳化会降低混凝土的碱度,破坏钢筋表面的钝化膜,使混凝土失去对钢筋的保护作用;碳化还会加剧混凝土的收缩,导致混凝土表面裂缝形成的结构破坏。可见,Ca(OH)2的存在使混凝土具有护筋性,同时也导致混凝土产生碳化收缩和表面龟裂。
最后,Ca(OH)2对混凝土抗淡水侵蚀性的影响
当混凝土长期处在淡水或流水的环境时,水泥石中的Ca2+、OH—(可能随介质水的冲刷、流动等向外迁移流失,导致孔隙溶液的碱度降低。此时,Ca(OH)2晶体会发生溶解,释放出部分石灰补充到溶液中,直至溶液的碱度增加到足以保证水化产物能够稳定存在。由于水泥水化产生了大量Ca(OH)2溶液及其晶体,在一定量的淡水侵蚀环境中,水泥混凝土能够保持相对稳定。但是,如果环境水不断地带走水泥石中Ca(OH)2溶液,Ca(OH)2晶体则不断地溶解到孔隙溶液中,直至全部溶解。此时,若液相中的Ca(OH)2仍被继续溶解,液相碱度开始降低,导致水泥水化产物稳定存在的高碱性环境不复存在,高碱性的水化产物将向低碱性的
水化产物转化。当水泥石孔隙溶液中的石灰溶液消耗殆尽时,低碱性的水化产物将会分解成毫无胶结作用的硅胶SiO2·nH2O 或铝胶
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防摔玻璃杯Al2O3·nH2O,水泥混凝土的强度将显著地降低,最终将发生溃散破坏。由此可见,水泥石中Ca(OH)2溶液及其晶体的存在使水泥混凝土具有抗淡水侵蚀性。
综上所述,水泥的水化产物除了水化硅酸钙、水化铝酸钙之外,Ca(OH)2对混凝土耐久性的影响也是不容忽视。其对混凝土稳定性和抗淡水侵蚀有着很好的贡献,对防止混凝土中钢筋的锈蚀也有一定的作用。

本文发布于:2023-05-18 06:06:44,感谢您对本站的认可!

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标签:混凝土   溶液   水化
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