酸对混凝土的侵蚀

定义:

普通硅酸盐水泥(OPC)是高碱性的，pH值大于12。当水泥浆与酸接触时，其成分分解，这种现象称为酸侵蚀。

如果pH值低于水泥水合物的稳定极限，则相应的水合物失去钙，分解为无定形水凝胶。酸侵蚀的最终反应产物是相应的酸的钙盐以及硅、铝和氧化铁的水凝胶。

当酸侵蚀混凝土时，它溶解水化和未水化的水泥化合物以及钙质骨料。在许多情况下，化学反应的结果是水溶性的钙化合物被过滤掉。混凝土对酸侵蚀的脆弱性随着接触的酸的pH值从6.5降低而增加。攻击程度是轻微的pH值:6．5来5．5，严重的pH值:5．5来4．5和非常严重的pH值小于4．5．

请注意酸液的侵蚀性不仅与酸液的pH值有关，还与CO的存在有关₂与水的硬度有关。

硫酸对混凝土的影响:

硫酸侵蚀导致在接近表面的区域形成大量的石膏，并倾向于引起崩解和机械应力，最终导致剥落和暴露新鲜的内部表面。通常情况下，水泥基体的化学变化仅限于接近表面的区域，因为混凝土中硫酸的渗透较少。

然而，在某些情况下，可以观察到，由于氢氧化钙的早期分解和随后形成大量的石膏，混凝土发生了结垢和软化。硫酸侵蚀水泥基材料所涉及的化学反应可以给出如下:

Ca(哦)₂+ H₂所以_{4 = = >}卡索₄.2H₂O

3 cao.2sio₂.3H₂O + H₂所以₄= = >卡索₄.2H₂O + Si(哦)₄

硝酸对混凝土的影响

硝酸通常出现在生产炸药、人造肥料和其他类似产品的化工厂中。硝酸可以由硝酸盐的化合物和自由基在水的存在下形成

3不₂+ H₂O = = > 2 hno_3.+没有

尽管HNO_3.不如H₂所以₄，它将CH转化为高溶性硝酸钙和低溶性硝基铝酸钙水合物，在短暂暴露下对混凝土的影响更具破坏性。

硝酸腐蚀是一种典型的酸性腐蚀，由于高可溶性硝酸钙的浸出而使腐蚀层收缩。
腐蚀层的这种体积收缩，特别是对于硝酸来说，可以在腐蚀层上形成肉眼可见的裂缝。在这些裂纹的存在下，酸和腐蚀产物进出腐蚀前沿的运输速率增加，这加快了腐蚀过程的恶化。

醋酸对混凝土的影响

在农业应用中使用的混凝土可能会受到主要含有乙酸和乳酸的青贮废水的侵蚀。
乙酸与水泥水化产物反应生成乙酸钙

2 ch_3.羧基+ Ca(哦)₂= = > Ca (CH_3.首席运营官)₂+ 2 h₂O

2 ch_3.COOH + C-S-H ==> SiO₂+ Ca (CH_3.首席运营官)₂+ 2 h₂O

醋酸的腐蚀过程类似于硝酸的腐蚀过程。在相同浓度的硝酸溶液中，腐蚀层的生长速度相对较慢。腐蚀层的化学组成与相同浓度的硝酸溶液不同，这是由于乙酸溶液的pH值较高，且在腐蚀层中具有缓冲作用。

在较低浓度的醋酸和硝酸溶液中，如0.025 mol l^－1，导致形成一个额外的区域，称为核心层，相对坚硬，位于腐蚀层的后面。

盐酸对混凝土的侵蚀

盐酸与水化水泥相反应生成的化学物质是一些可溶盐和一些不溶盐。可溶盐，主要是钙，随后被滤出，而不溶盐和无定形水凝胶，留在腐蚀层。除溶解外，水凝胶间的相互作用还可能导致一些Fe-Si, Al-Si, Ca-Al-Si配合物的形成，这些配合物在pH值高于3.5时表现稳定。

Ca(哦)₂+ 2HCl ==>₂+ 2 h₂O

反应本质上导致Ca(OH)的浸出₂从凝固的水泥。

盐酸腐蚀是一种典型的酸性腐蚀，其特征是形成层状结构。钱德拉将受损棱镜的横截面分为三个主要区域;未损伤区、氢氧化物混合物区或棕环区、侵蚀区。他所说的氢氧化物混合物区是指由未溶解的盐形成的一层，看起来像一个深棕色的环。

碳酸攻击

埋地混凝土结构长期暴露在酸性地下水中，常发生碳酸侵蚀。雨水吸收的大气二氧化碳以碳酸的形式进入地下水。影响碳酸侵蚀速率的因素有:

• 混凝土的质量
• 腐蚀性二氧化碳的浓度
• 外照射条件下

当混凝土暴露于碳酸时，会发生产生碳酸的反应，并伴有收缩。混凝土面层有限的碳化是通过形成碳酸钙来封闭孔隙，降低了渗透性，增加了碳化层的强度。然而，持续的碳化可能会导致水泥浆体的碱度降低，这不仅对钢筋的钝化和腐蚀，而且对水泥水合物的溶解都是一个严重的问题。

Grube和Rechenberg描述了由于碳酸侵蚀导致的持续碳酸化的原因:

碳酸钙转化为可溶的碳酸氢盐，碳酸氢盐通过浸出到酸性溶液中而被除去，从而增加了孔隙度。

H₂有限公司_3.+ Ca(哦)₂= = > CaCO_3.+ 2 h₂O

H₂有限公司_3.+ CaCO_3.= = > Ca (HCO)_3.

分解水泥水化产物，形成由二氧化硅、氧化铝和氧化铁水凝胶组成的凝胶状层。

结论

• 在硫酸侵蚀的情况下，虽然经常报道石膏的形成，但对其后果没有一致意见
• 醋酸的腐蚀过程类似于硝酸的腐蚀过程。在相同浓度的硝酸溶液中，腐蚀层的生长速度相对较慢
• 由于乙酸溶液的pH值较高，腐蚀层的化学组成与相同浓度的硝酸溶液不同
• 尽管HNO_3.不如H₂所以₄在美国，它对混凝土短暂暴露的影响更具破坏性
• 少量碳化是有益的，但持续碳化会降低水泥浆体的碱度，这不仅对钢筋的钝化和腐蚀，而且对水泥水合物的溶解都是一个严重的问题