腐蚀机理
高温下金属腐蚀机理探究
高温下金属腐蚀机理探究高温下金属腐蚀机理探究引言：金属腐蚀是指金属在特定环境中与氧气、水或其他化学物质发生反应引起的损失。
在高温条件下，金属腐蚀的速度更加快速和严重，因此探究高温下金属腐蚀机理对于有效防止金属材料的损耗具有重要意义。
本文将重点讨论高温条件下金属腐蚀的机理，并介绍常见的高温腐蚀类型和预防措施。
一、高温下金属腐蚀反应机理1. 氧化反应：高温下金属的氧化反应是最主要的腐蚀类型之一。
当金属与氧气接触时，金属表面会形成氧化皮层，这是一种稳定的纳米尺度金属氧化物。
金属氧化物通常具有精细的晶体结构，因此具有优异的物理、化学和热力学性质。
然而，这层氧化层并不稳定，它会通过气相或金属表面的扩散机制被氧进一步氧化形成氧化物或氧化物混合物，导致金属腐蚀加剧。
2. 离子迁移：金属在高温下是高活性物质，它的离子（阳离子）可以在晶体结构中迁移，并与外部环境中的离子发生反应。
离子迁移是金属腐蚀过程中不可忽视的因素之一。
高温下金属晶体中离子的迁移速率比较快，甚至可以达到很高的速度。
离子迁移可以引起金属的局部腐蚀和晶间腐蚀，从而导致金属的失效。
3. 自增强腐蚀：自增强腐蚀是金属在高温下发生腐蚀过程中的一个重要现象。
高温条件下，金属材料内部产生的应力和扩散不均匀会导致局部氧化膜的脱落和重新形成，从而形成更大的氧化层。
这种现象会进一步加速金属的腐蚀速度，形成一个自我放大的过程。
二、高温下常见的金属腐蚀类型1. 高温氧化腐蚀：高温氧化腐蚀是金属在高温条件下与氧气发生反应而引起的腐蚀。
氧化反应是金属在高温下腐蚀的主要原因，它会导致金属的减薄和失效。
常见的高温氧化腐蚀有高温空气氧化腐蚀、高温水蒸气氧化腐蚀等。
2. 高温酸性腐蚀：高温酸性腐蚀是金属在高温酸性介质中发生的腐蚀。
在高温酸性环境中，金属表面会受到腐蚀溶解和局部电化学反应的影响，从而引起金属的失效。
常见的高温酸性腐蚀有酸雾腐蚀、硫酸腐蚀等。
3. 高温碱性腐蚀：高温碱性腐蚀是金属在高温碱性介质中发生的腐蚀。
腐蚀机理
一般的说法腐蚀的定义是材料（通常是金属）和它所存在的环境之间的化学或电化学反应而引起材料的破坏及其性质的恶化变质叫腐蚀。
根据反应机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，根据形式可分为均匀腐蚀和局部腐蚀。
所谓腐蚀，即金属和它所存在的环境之间的化学或电化学反应而引起金属的破坏现象。
阳极反应是铁的溶解过程： 2Fe→2Fe2++4e阴极是氧的还原反应： O2+2H2O+4e→4OH～在冷却水系统中，主要是吸氧腐蚀引起金属的破坏。
阳极反应在敞开式循环冷却水系统中引起的危害，除了使系统的输水管线、水冷设备的寿命减少及损害等直接的损失之外，还有由于腐蚀造成泄漏而引起工艺介质的污染或造成计划外的停车事故。
另外由于腐蚀产生的锈瘤，也会引起水冷器传热效率下降或管线阻碍。
一般在冷却水系统中，如不使用化学处理方法，碳钢的腐蚀速率平均在 70～150mg/dm2•day 范围之内，但发生点蚀的部位腐蚀速度可达到平均腐蚀率的2～10倍。
1.影响腐蚀速度的因素a溶解氧的浓度，随浓度增大，腐蚀率增加；但当达到一定极限时，高氧会使氧化物成为钝化膜，降低腐蚀速度。
b.PH值。
PH在4～10时，腐蚀由扩散过程控制腐蚀速度与PH关系不大，当PH小于4时，氧化膜被溶解，金属表面与酸性溶液接触，产生两个去极化作用。
氧的去极化 O2+4H++4e→2H2O氢的去极化 2H++2e→H2故电化学腐蚀加强，腐蚀速度加快。
PH在10～13时，碳钢表面PH 值升高，氧的钝化临界浓度降低到6ppm，生成r-Fe2O3而钝化腐蚀速度下降。
PH＞13时，钝化膜被溶解，生成可溶性络合物铁酸钠（NaFeO2）和亚铁酸钠（Na2FeO2）腐蚀速度又上升。
c.温度及热负荷通常随着温度升高，腐蚀速度增加。
温度升高增加了反应速度和扩散速度，在氧浓度一定时，温度每升高30℃腐蚀速度就增大一倍。
对敞开式循环水而言温度在80℃以内，温度升高加快腐蚀，80℃以上腐蚀速度才开始下降。
常见腐蚀机理汇总
常见腐蚀机理汇总腐蚀是指金属及其合金与周围环境中的化学性物质相互作用，导致金属表面发生损坏和失去原有性能的过程。
腐蚀是金属材料常见的破坏形式，对于工业生产和日常生活都具有重要的影响。
下面将对常见的腐蚀机理进行汇总。
1.酸性腐蚀酸性腐蚀是指在酸性介质中，金属表面发生的化学反应造成的腐蚀现象。
酸性腐蚀的机理主要是酸性介质中的氢离子与金属表面上的金属离子发生反应，导致金属表面的腐蚀。
2.碱性腐蚀碱性腐蚀是指在碱性介质中，金属表面发生的化学反应造成的腐蚀现象。
碱性腐蚀的机理主要是碱性介质中的氢氧根离子与金属表面上的金属离子发生反应，导致金属表面的腐蚀。
3.氧化腐蚀氧化腐蚀是指在含氧气的环境中，金属表面发生的化学反应造成的腐蚀现象。
氧化腐蚀的机理主要是金属表面上的氧与金属表面上的金属离子发生反应，导致金属表面的腐蚀。
4.电化学腐蚀电化学腐蚀是指在电解质溶液中，金属表面发生的电化学反应造成的腐蚀现象。
电化学腐蚀的机理主要是金属表面上的阳极区域和阴极区域发生电流流动，产生阳极溶解和阴极保护，导致金属表面的腐蚀。
5.微生物腐蚀微生物腐蚀是指在生物多样性环境中，由微生物引起的金属腐蚀。
微生物腐蚀的机理主要是微生物代谢产物对金属表面的化学反应，以及微生物表面对金属表面的附着和菌斑形成导致的腐蚀。
6.废物气体腐蚀废物气体腐蚀是指金属材料与废物气体中的化学物质相互作用，导致金属表面的腐蚀。
废物气体中的酸性气体、碱性气体、氧化性气体等会与金属发生反应，引起腐蚀。
7.氯离子腐蚀氯离子腐蚀是指氯离子与金属表面发生的化学反应造成的腐蚀现象。
氯离子腐蚀的机理主要是氯离子与金属表面上的金属离子发生反应，导致金属表面的腐蚀。
8.压力腐蚀压力腐蚀是指金属材料在受到应力的作用下，与周围环境中的化学性物质相互作用，导致金属表面发生的腐蚀现象。
压力腐蚀的机理主要是应力破坏了金属表面的化学传递层，使得金属离子释放速率增加，导致腐蚀加剧。
9.过热腐蚀过热腐蚀是指金属材料在高温环境下发生的腐蚀现象。
腐蚀的机理及其控制措施
腐蚀的机理及其控制措施腐蚀是一种难以避免的自然现象，它会导致材料的破损、失效，对工业制造和设备维护带来极大的困扰。
有许多因素会影响材料的耐腐蚀性能，其中包括环境条件、材料成分、加工和使用方法等等。
在本文中，我们将深入探讨腐蚀的机理，以及如何采取措施来控制它。
1. 腐蚀机理腐蚀是材料在接触化学环境时发生的一系列反应的结果。
在这些反应中，材料的原子或分子被氧化或还原，从而导致其电位和化学性质发生变化。
这些反应可以来源于氧化、酸化、盐类反应和生物作用等不同因素。
一种常见的腐蚀形式是金属腐蚀，它具有很高的经济和环境影响。
在一般情况下，金属的腐蚀反应包括四种反应类型：腐蚀反应、电化学反应、热量反应和生物腐蚀。
腐蚀反应是指金属在非电解质(如酸、碱)中的离子交换反应。
电化学反应通常发生于电解质中，其中金属通过与溶液中的电荷交换来腐蚀。
热反应通常是指金属快速氧化和燃烧等高温现象。
生物腐蚀是指一些微生物在特定条件下对金属的化学反应。
除此之外，在腐蚀机理的研究中，需要探讨腐蚀的成因，包括干燥腐蚀、隐蔽腐蚀和应力腐蚀等等，因为它们都会成为影响腐蚀的因素。
干燥腐蚀是指材料在干燥的环境中产生氧化物而腐蚀，在一些研究中可以通过控制清洁度来避免。
隐蔽腐蚀是指在材料内部发生的腐蚀过程，难以发现和处理。
应力腐蚀则是指金属在受到外界应力和化学环境共同影响下的腐蚀过程。
2. 腐蚀控制措施腐蚀虽然不可避免，但可以通过多种措施来降低腐蚀的风险和减缓腐蚀速度。
以下是几种常见的腐蚀控制措施：2.1 材料选择选用合适的耐腐蚀材料是一种很有效的腐蚀控制措施。
例如，在重化工行业中，选用防腐钢材料可以有效地降低设备和管道的腐蚀风险，从而延长使用寿命。
而在食品加工业中，采用不锈钢、铸铁等材料也可以有效地降低食品中的有害物质含量，提高食品的质量和安全性。
2.2 防腐涂料防腐涂料是一种常见的腐蚀控制方式。
涂料中含有具有防腐性能的化学物质，能够形成一层保护膜，保护金属材料不被化学环境侵蚀。
腐蚀机理研究 实施方案
腐蚀机理研究实施方案腐蚀是一种常见的金属材料损伤形式，它会严重影响材料的性能和使用寿命。
因此，深入研究腐蚀机理，制定科学的实施方案，对于材料保护和延长使用寿命具有重要意义。
本文将就腐蚀机理的研究内容和实施方案进行探讨。
一、腐蚀机理研究内容。
1. 腐蚀类型分析。
腐蚀可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型，化学腐蚀是指金属在化学介质中发生的腐蚀现象，而电化学腐蚀是指金属在电化学条件下发生的腐蚀现象。
对不同类型的腐蚀进行深入分析，有助于找出腐蚀机理的差异性，为制定相应的实施方案提供依据。
2. 腐蚀速率测定。
腐蚀速率是评价材料腐蚀程度的重要指标，通过测定腐蚀速率，可以了解材料在不同环境条件下的腐蚀程度，为腐蚀机理的研究提供数据支持。
3. 腐蚀产物分析。
腐蚀产物的分析可以揭示腐蚀过程中产生的物质，了解腐蚀的化学反应机理，有助于找出腐蚀的根本原因，为腐蚀机理的研究提供重要参考。
二、腐蚀机理研究实施方案。
1. 选择合适的研究方法。
针对不同类型的腐蚀，选择合适的研究方法进行实验，如电化学方法、表面分析方法等，以全面了解腐蚀机理。
2. 建立腐蚀速率测定体系。
建立腐蚀速率测定体系，对不同材料在不同环境条件下的腐蚀速率进行测定，获取准确的腐蚀速率数据。
3. 进行腐蚀产物分析。
通过化学分析、表面分析等手段，对腐蚀产物进行分析，了解腐蚀的化学反应机理，找出腐蚀的根本原因。
4. 结合实际工程应用。
将腐蚀机理研究的成果与实际工程应用相结合，制定相应的腐蚀防护措施和材料选用建议，提高材料的抗腐蚀性能。
5. 完善腐蚀机理研究体系。
建立完善的腐蚀机理研究体系，不断完善研究方法和手段，提高腐蚀机理研究的深度和广度。
通过对腐蚀机理的研究内容和实施方案的探讨，可以更好地了解腐蚀的发生机理，为腐蚀防护提供科学依据，推动材料的腐蚀防护技术不断发展，提高材料的抗腐蚀性能，延长使用寿命。
金属腐蚀机理及抗腐蚀技术
金属腐蚀机理及抗腐蚀技术腐蚀是金属材料常见的一种损害方式。
它是指金属表面在化学或电化学作用下遭受损害，通常导致材料的性能下降和寿命缩短。
虽然一些金属如银、金等比较稳定，但其它金属在常温下或接触不适当条件下很容易发生腐蚀。
如何防止金属腐蚀，是工程界长期以来的难题之一。
一、金属腐蚀的机理金属腐蚀的机理较为复杂，主要有化学反应型和电化学反应型两种。
1.化学反应型金属在遇到某些化学物质时，会和其发生化学反应，从而导致金属的化学成分发生变化，最终形成氧化物。
金属外表形成氧化物层，外行称之为锈，通俗来说就是被腐蚀了。
2.电化学反应型电化学反应型的腐蚀机理主要是由于金属表面的异质腐蚀电池形成了阳极和阴极之间的电化学反应。
阳极表面出现金属离子，发生溶解，而阴极情况下保持了金属的完整性。
其中阳极和阴极之间的差异赋予了形成电位，这种电位会影响金属的腐蚀程度。
电化学反应型的腐蚀过程比较复杂，其腐蚀机理与很多因素都有关，例如温度、PH值、流体速度等。
其中最重要的腐蚀因素是金属质量和表面处理方式。
一般情况下，金属质量优良的材料比较不容易腐蚀，而粗糙的金属表面则比光滑的面更易遭受腐蚀。
二、金属抗腐蚀技术腐蚀是一种普遍存在于各个领域的问题，例如化工、轻工、航空航天、海洋工程等领域的金属结构。
为了能够延长金属材料的使用寿命，提高金属的抗腐蚀能力，需要采取一系列的抗腐蚀技术。
1.物理防腐物理防腐指的是通过改变物理状态来保护金属不被腐蚀。
如在金属表面形成一层防护膜来防止腐蚀。
这种方法优点是简单并且成本较低，但是该方法的防护效果不够长久。
2.化学防腐化学防腐指使用某些化合物对金属表面进行防护处理，使其生成一层稳定的金属化合物膜，防止腐蚀的发生。
这种方法防护效果相对较好，但是施工成本较高。
3.材料选择在设计使用金属材料时，需要充分考虑其在使用环境中可能面临的腐蚀因素，并选择适合的金属材料才能有效防护。
例如耐腐蚀性能极高的不锈钢，仪器、航空、医疗器械、食品工业等领域中都大量使用不锈钢。
金属材料的腐蚀机理与控制
金属材料的腐蚀机理与控制腐蚀是金属材料在特定环境中发生的一种化学反应，导致金属表面发生损害或氧化。
了解金属材料腐蚀的机理，并采取控制措施，是保护金属材料并延长其使用寿命的关键。
本文将介绍金属材料的腐蚀机理以及可行的控制方法。
一、金属腐蚀的机理金属腐蚀主要受以下因素影响：1.1 金属自身性质每种金属材料都有自己的化学成分和晶体结构，这些特性将直接影响金属腐蚀的行为。
例如，铁质材料容易发生氧化腐蚀，而不锈钢则具有较强的抗腐蚀性能。
1.2 环境条件金属腐蚀的速度和程度与环境中的某些因素密切相关。
例如，温度、湿度、酸碱度、气体成分以及阳光照射等都会影响金属腐蚀的发生。
高温和高湿度环境以及强酸或强碱溶液通常会加剧金属腐蚀的速度。
1.3 电化学反应金属腐蚀通常是通过电化学反应发生的。
在腐蚀过程中，金属可以作为阳极或阴极参与电化学反应。
阳极反应是金属的氧化步骤，而阴极反应则是电子和还原剂之间的转移。
这些反应在金属表面产生了电位差，促使腐蚀反应的发生。
二、金属腐蚀的控制方法为了减缓金属腐蚀速度，以下控制方法可供选择：2.1 表面涂层通过在金属表面形成涂层可以提供一层保护层，减少金属与外界环境的直接接触。
例如，镀锌过程中将铁制品浸入锌溶液中，使其表面形成一层锌层，起到防腐蚀的作用。
2.2 阳极保护通过将一个更容易腐蚀的金属设为阳极，来保护所需保护的金属，从而降低了金属腐蚀的速率。
例如，在油罐等容器中，可以使用铝或锌作为阳极材料，来保护铁制品。
2.3 缓蚀剂缓蚀剂是一种可以控制金属腐蚀的化学物质，通过在金属表面形成保护层来阻止腐蚀反应的发生。
缓蚀剂可以通过溶液中的添加剂或覆盖在金属表面的薄膜来实现。
例如，在水中添加磷酸和亚磷酸盐可以减缓金属腐蚀的速度。
2.4 电化学防护电化学防护是通过控制金属表面的电位差来防止腐蚀反应的发生。
常见的电化学防护技术包括阳极保护和阴极保护。
阳极保护是通过提供一定的电流来保护金属，而阴极保护则是通过向金属表面提供足够的电子来防止氧化反应的发生。
金属腐蚀的机理及其控制技术
金属腐蚀的机理及其控制技术金属腐蚀是指金属与其周围环境作用产生的一种物理或化学反应，使金属发生腐蚀和破坏的现象。
金属腐蚀是工业、生活生产中不可避免的问题，因此控制金属腐蚀是十分必要的。
本文将从金属腐蚀的机理、类型和其控制技术等方面进行介绍。
一、金属腐蚀的机理金属腐蚀的机理是指金属与周围环境发生化学、电化学反应，导致金属原子丢失、离开金属内部，最终导致金属的腐蚀及破坏。
在自然环境中，金属腐蚀通常是由于金属与外界氧气、水等物质发生反应，而导致的。
具体而言，金属腐蚀可以分为以下几种类型：1. 干腐蚀干腐蚀是指金属在氧气和水分离的条件下腐蚀。
例如，铝的表面会自然形成一层致密的氧化物覆盖层，保护铝不被腐蚀。
2. 溶液腐蚀溶液腐蚀是指金属在水溶液或其他溶剂中腐蚀。
例如，铜为了提高其导电性通常利用盐酸进行处理，让铜表面形成一层致密的氯化物覆盖层。
3. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中，被其周围的化学物质和微观环境引起的化学和电化学反应而腐蚀。
电化学腐蚀是金属腐蚀中一种主要的类型，它包括了放电腐蚀、脱金属腐蚀和形成电池腐蚀等等。
4. 应力腐蚀应力腐蚀是指金属在外力（包括内部应力）的作用下，在腐蚀介质中发生的各种腐蚀现象。
比如，由于金属材料受到作用的应力、拉伸等就会导致金属表面形成裂纹，这样会导致金属的腐蚀。
二、金属腐蚀的控制技术为了控制金属腐蚀产生的损害，通常可以采用下列的方法：1. 涂层防护涂层防护是通过表面涂覆一种具有防护性的金属材料，防止金属与周围环境发生化学反应而导致的腐蚀损坏。
比如，我们平时买车的时候，可以在车的表面涂上一层具有抗腐蚀性能的防腐漆，这样就可以起到防腐的作用，延长车辆使用寿命。
2. 金属镀层金属镀层是将一层具有防护性能的金属物质贴附在需要防护的金属表面，防止金属与周围环境发生化学反应而导致的腐蚀和破坏。
例如，白银是一种优良的防腐金属，可以用来对其它金属表面进行镀银，也可以使用镍、铬等金属对金属表面进行镀层。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
混凝土盐渍土腐蚀机理及影响因素[摘要]通过对盐渍土地区混凝土腐蚀的机理分析, 指出了西部盐渍区富含的硫酸盐是造成混凝土物耐久性差的主要原因; 并详细阐述了国内外关于混凝土硫酸盐侵蚀影响因素的现状研究。
[关键词]盐渍土耐久性硫酸盐侵蚀盐渍土就是指含盐分较高的土壤, 一般超过3% 的盐含量就可归结到盐渍土的范围。
我国西部地区盐渍土分布广泛, 新疆、青海、西藏、甘肃、宁夏以及内蒙古等地均有大面积的盐渍区。
我国正在实施西部大开发战略, 因此大量基础设施就要建于盐渍土之上。
以往的资料和调查表明, 一些道路、桥梁、建筑物、地下管道乃至电线杆等, 仅使用几年就遭受严重的腐蚀破坏, 不得不进行工程修复, 造成巨大经济损失。
因此, 研究抗腐蚀混凝土在盐渍地区的耐久性问题, 具有非常重要的现实意义和深远的社会影响。
1、盐渍土对混凝土结构的腐蚀机理盐渍土含盐量及含盐种类有很大差别, 其腐蚀性也有差异。
氯盐主要腐蚀混凝土中的钢筋从而引起结构破坏; 硫酸盐主要是通过物理、化学作用破坏水泥水化产物, 使混凝土分化、脱落和丧失强度。
1. 1 硫酸盐的化学腐蚀机理实际上硫酸盐侵蚀是一个比较复杂的过程。
硫酸盐侵蚀引起的危害性包括混凝土的整体开裂和膨胀以及水泥浆体的软化和分解。
不同的Ca、N a、K、M g 和Fe 的阳离子会产生不同的侵蚀机理和破坏原因, 如硫酸钠和硫酸镁的侵蚀机理就截然不同。
1) 硫酸钠侵蚀首先是N a2SO 4 和水泥水化产物Ca (OH) 2 的反应, 生成的石膏(CaSO4·2H2O ) , 再与单硫型硫铝酸钙和含铝的胶体反应生成次生的钙矾石, 由于钙矾石具有膨胀性, 所以钙矾石膨胀破坏的特点是混凝土试件表面出现少数较粗大的裂缝。
当侵蚀溶液中SO 2-4 浓度大于1000mgöL 时, 水泥石的毛细孔若为饱和石灰溶液所填充, 不仅有钙矾石生成, 而且在水泥石内部还会有二水石膏结晶析出。
从氢氧化钙转变为石膏, 体积增大为原来的两倍, 使混凝土因内应力过大而导致膨胀破坏。
石膏膨胀破坏的特点是试件没有粗大裂纹但遍体溃散。
B iczok 认为: 侵蚀溶液浓度改变, 反应机理也发生变化。
以N a2SO 4 侵蚀为例, 低SO 2-4 浓度(< 1000mgöL SO 2-4 ) , 反应产物主要是钙矾石; 而在高浓度下(> 8000mgöL SO 2-4 ) , 主要产物是石膏; 在中等程度浓度下(1000mgö L～8000mgöL SO 2-4 ) , 钙矾石和石膏同时生成。
在M gSO4 侵蚀情况下, 在低SO 2-4 浓度(< 4000mgöL SO 2-4 ) , 反应产物主要是钙矾石; 在中等程度浓度下(4000mgö L～7500mgöL SO 2-4 ) , 钙矾石和石膏同时生成; 而在高浓度下(> 7500mgöL SO 2-4 ) , 镁离子腐蚀占主导地位。
2) 硫酸镁与水化水泥产物的反应方程式如下:Ca (OH) 2+ M gSO4+ 2H2O→CaSO4·2H2O + M g (OH) 2 (3)硫酸镁侵蚀首先发生上式的反应, 然而上式生成的M g(OH) 2 与N aOH 不同, 它的溶解度很低(0. 01göL , 而Ca (OH ) 2是1. 37göL ) , 饱和溶液的PH 值是10. 5 (Ca (OH) 2 是12. 4,N aOH是13. 5) , 在此PH 值下钙矾石和C- S- H 均不稳定, 低的PH 值环境将产生以下结果: (1) 次生钙矾石不能生成; (2) 由于镁离子和钙离子具有相同的化合价和几乎相同的半径, 所以两者能很好的结合, 因此M gSO4 很容易与C- S- H 发生反应, 生成石膏,氢氧化镁和硅胶(SH ) , 这种胶体较C- S- H 胶体的粘结性小;(3) 为了增加自身的稳定, C- S- H 胶体要不断地释放出石灰来增加PH 值(即通常称为C- S- H 胶体的去钙过程) , 但释放出来的石灰却并没有增加PH 值, 而是继续与M gSO4 反应, 生成更多的CaSO 4·2H2O 和M g (OH) 2; 随着C- S- H 胶体中石灰的析出和胶结性的降低, 胶体中的石膏和M g (OH) 2 将不断的增加; 随着M g (OH) 2 的增加将不断的发生硅胶与M g (OH) 2 反应,生成没有胶结力的水化硅酸镁(M - S- H) ,[1可] 见硫酸镁侵蚀与C3A 无关, 传统通过降低C3A 含量的抗硫酸盐水泥对改善硫酸镁型侵蚀的作用不大。
3) 低温潮湿或者有碳酸盐存在的条件下生成碳硫硅钙石,碳硫硅钙石也能引起膨胀, 且在微观结构上与钙矾石很接近, 所以通常会被误认为是钙矾石, 最近已越来越多地引起重视, 目前, 关于碳硫硅钙石(CaSiO 3·CaCO 3CaSO 4·15H2O ) 的形成机理还没有达成一致共识, 一般认为其可能有两种途径: 一种认为其是由水泥石中的水化产物C- S- H 凝胶与硫酸盐和碳酸盐在适当条件直接反应生成; 另一种认为其是由硅钙钒石过渡逐渐转化而成。
1. 2 盐类的结晶腐蚀前面我们仅涉及混凝土的化学侵蚀, 但盐同样也可以由物理原因所形成的晶体生长压力而对混凝土产生破坏。
当混凝土与含大量溶质的水相接触时, 就会发生这类腐蚀。
与混凝土材料相接触的土基中的盐溶液或海水, 在毛细管张力的作用下, 可被混凝土毛细管提升, 有L apL ace 公式可知,当毛细孔径为r 时, 则毛细孔张力为: △P=2Rr (4)在此压力作用下, 理想多孔材料中毛细孔内的液体可被提升高度为:h=2RrQg (5)对实际材料, 由于毛细孔孔径的差异及不连续性, 毛细孔内液体提升高度有异。
按上述原理达到提升平衡的毛细孔中的盐溶液, 当其中相对湿度变化时, 水分子将发生蒸发脱附或吸附凝聚作用。
由Kelvin 方程知:RT lnP rP0=2RMrQ (6)当空气相对湿度R. H. = PröP0 降低时, 相对毛细孔中的水将向空气中蒸发, 同时毛细孔中的溶液将被浓缩, 直至形成盐的结晶[2 ]。
1. 3 普通混凝土在盐湖卤水和盐渍土复合盐条件下的腐蚀现状与腐蚀机理普通混凝土的腐蚀现状: 混凝土在盐湖卤水干湿交替条件,2～ 3 年即发生严重侵蚀。
在盐渍土条件下, 普通混凝土3 年左右开始粉化。
盐湖地区混凝土的腐蚀原因, 主要是盐湖卤水或盐渍土卤水渗入混凝土内部孔隙中, 卤水与混凝土发生物理变化和化学反应, 促使混凝土破坏。
普通混凝土的腐蚀机理: (1) 氢氧钙石Ca (OH) 2 和水化铝酸钙C3AH6 的腐蚀属于高浓度的南极石- 氢氧化镁- 氯氧化镁- 氯铝酸钙- 石膏复合型腐蚀, 未见钙矾石, 大量工作表明,环境水的类型和浓度是影响水泥混凝土腐蚀产物的决定性因素, 因为C3A ·3CaSO 4·32H2O 在PH 值低于10. 5 时不稳定。
(2) 水化硅酸钙CSH 的腐蚀属于镁离子和碱金属离子取代钙离子的含水硅酸钙镁凝胶CM SH—碱硅凝胶腐蚀, 一旦混凝土开裂, 腐蚀产物受到盐湖卤水的酸性影响而分解。
(3) 盐湖卤水和盐渍土中富含的光卤石, 水氯镁石, 食盐等盐分, 在水的辅助作用下, 沿混凝土内部毛细裂缝上升到地面以上部位, 水分蒸发到大气中后盐分便在混凝土表面一定深度内重结晶, 体积增大超过混凝土内部毛细孔隙时, 会产生很大的结晶力, 使混凝土遭受以干湿循环为主的物理结晶破坏而粉化。
当混凝土发生开裂后,碱性腐蚀产物等受到盐湖卤水的酸性影响而分解。
2、影响混凝土耐盐腐蚀性能的主要因素混凝土硫酸盐侵蚀: 硫酸根离子由外界渗入到混凝土, 与混凝土的某些成分发生化学物理作用而对混凝土产生腐蚀, 使混凝土性能逐渐退化, 这是一个复杂的物理化学过程, 这个过程主要受如下因素的影响[3 ]:1) 水泥品种: 不同品种的水泥配制的混凝土具有不同的抗硫酸盐侵蚀的能力。
混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力在很大程度上取决于水泥熟料的矿物组成及其相对含量, 尤其是C3A和C3S的含量, 因为C3A 水化析出水化铝酸钙是形成钙矾石的必要组分, C3S水化析出的Ca (OH) 2 是形成石膏的必要组分, 降低C3A和C3S 的含量也就相应地减少了形成钙矾石和石膏的可能性,从而可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀的能力;2) 混合材的掺量: 掺粉煤灰等活性混合材水泥能够显著提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力, 一般说来混合材的掺量越多, 其抗侵蚀能力越强。
因为混凝土中掺入活性混合材后, 除了能够降低C3A 和C3S 的含量外, 而且活性混合材还能与水泥水化产物Ca (OH) 2 发生二次水化反应;3) 混凝土的密实性和配合比: 混凝土的密实度对其抗硫酸盐侵蚀能力具有重大影响。
混凝土的密实度越高, 即使混凝土的孔隙率越小, 那么侵蚀溶液就越难渗入混凝土的孔隙内部, 因而在水泥石孔隙内产生的有害物质的速度和数量必然减少, 另外,混凝土的密实度越高, 也会使混凝土的强度提高, 因此合理设计混凝土的配合比是非常必要的;4) 侵蚀溶液中阳离子的类型和SO 2-4 浓度的影响: 不同的阳离子会产生不同的侵蚀机理和破坏原因, 如硫酸钠和硫酸镁的侵蚀机理就截然不同; 不同浓度的SO 2-4 腐蚀混凝土, 腐蚀产物和程度也就不一样;5) 侵蚀溶液PH 值的影响: 席跃忠等的研究表明随着侵蚀溶液PH 值的变化, 侵蚀反应也不断变化, 当PH= 12. 5～ 12 时,钙矾石结晶析出, 当PH= 11. 6～ 10. 6 时, 石膏结晶析出, 当PH< 10. 6 时, 钙矾石开始分解, 与此同时, 当PH< 12. 5, C- S- H凝胶也将溶解和再结晶, 其钙硅比CaOöS iO 2 逐渐下降, 由PH=12. 5 时的2. 12 降到PH= 8.8 时的0. 5, 水化产物的溶解—过饱和—再结晶过程不断进行, 从而引起混凝土的孔隙率、强度和粘结力的变化。
当PH< 8. 8 时, 即使掺超塑化剂和活性混合材的混凝土也难免遭受侵蚀。
因此, 我们应该认识到在研究硫酸盐侵蚀时, 应该考虑到溶液中PH 值的影响, 因为这更接近于实际情况;6 ) 环境温度的影响: 根据A rrhenius 方程, 温度每升高10度, 对于一般化学反应的速度大约增加2 到3 倍。
温度的升高将导致SO 2-4 离子扩散的提高, 同时也将导致离子运动速度和化学反应速度的提高, 这些将导致混凝土硫酸盐侵蚀速度的提高, 这可作为试验室加速试验的手段;7) 干湿交替和冻融循环的影响: 国外的Robert D. Cody 等通过试验研究比较了硫酸钠溶液中经历连续浸泡、干湿循环、冻融循环的条件下混凝土的膨胀量, 结果表明干湿循环中的最大,冻融循环中的次之, 连续浸泡中的最小。