水泥砂漿與混凝土的特性

  鋼在水泥砂漿里處于鈍態(tài)，可以用圖2-2所示的Ⅱ區(qū)表示。在這種狀態(tài)下，加強(qiáng)鋼筋能夠起到外部陰極物體的作用，它的強(qiáng)度取決于充氣狀況(見4.3節(jié))。如果引人足夠多的氯離子或者砂漿與碳酸鹽反應(yīng)能夠生成CO，導(dǎo)致pH值大幅度降低，鋼就會(huì)失去這樣的鈍性。那么，坐標(biāo)就會(huì)落在I區(qū)里。在強(qiáng)陰極極化作用下，能提高OH-離子的濃度隆低電位，造成可能在Ⅳ區(qū)中的腐蝕(見2.4節(jié))

5.3.1 砂槳的腐蝕

與石灰-碳酸平衡的水相比，如果水里含有過(guò)量游離二氧化碳，就會(huì)侵蝕水泥砂漿這個(gè)碳化過(guò)程依照下式分兩步完成:

                                                                     CaO+CO? =====CaCO      (5-22)

最終依照下式發(fā)生脫鈣過(guò)程                                                                     CaCO:+CO?+H?О --Ca2+ +2HCO  (5-23)

  在這兩個(gè)反應(yīng)中，只有脫鈣過(guò)程才使砂漿襯里變軟、剝離。在參考文獻(xiàn)[6]中談到與此有關(guān)的水管用砂漿襯里資料。碳化過(guò)程使砂漿變得有點(diǎn)硬化，并且主要對(duì)有涂層的鋼材有害。土壤里常有石灰溶解的條件，因此兩種反應(yīng)都會(huì)發(fā)生。只要沒(méi)有很強(qiáng)的地下水流動(dòng)，所產(chǎn)生的機(jī)械力不足以造成變軟砂漿表面的磨損。

CaCO:+CO?+H?О --Ca2+ +2HCO:

5.3.2 砂槳中鋼的腐蝕

  由于碳化作用和氯離子的滲透，鋼將從鈍態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)，由此可能發(fā)生腐蝕。假如砂漿周圍都是水，氧在濕砂漿中的擴(kuò)散速度極低，幾乎不會(huì)發(fā)生式(2-17)那樣的陰極反應(yīng)，所以呈現(xiàn)耐腐蝕狀態(tài)。為此，污水管采用水泥砂漿襯里，即使砂漿被完全碳化或者被氯離子滲透，它依然保持防腐功能。

陽(yáng)極極化存在危險(xiǎn)(如鄰近充氣鈍態(tài)區(qū)或者存在氧)，其可能發(fā)生在穿過(guò)不濕的針孔的氣相中。應(yīng)當(dāng)明白，剛好在水與空氣的界面上方會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，不斷生長(zhǎng)的腐蝕產(chǎn)物

能夠破壞砂漿覆蓋層。鍍鋅層有利這一過(guò)程的發(fā)生，因?yàn)闋奚?yáng)極增加了內(nèi)部電池的形110成[52。在一定時(shí)間里，這一防護(hù)作用受到鍍鋅層厚度的限制。因此，只能用絕緣性有機(jī)

  涂料作為砂漿中鋼的永久性防腐措施。從圖 5-13 能夠看出水泥砂漿中鐘化鋼的陰極效力。測(cè)量了涂有砂漿的 DN 100 管段與作為陽(yáng)極的寬16mm的無(wú)覆蓋層鋼環(huán)之間的電池電流?？梢郧宄乜吹诫姵仉娏髁⒖滔陆挡⑶?00天后趨近于零。如果把試件取出使砂漿覆蓋層充氣并用相同成分重復(fù)這一實(shí)驗(yàn)，就能得到相同結(jié)果[51]。

陰極保護(hù)可以用于保護(hù)混凝土里的鋼筋(見第19章)。不必?fù)?dān)心砂漿多孔而會(huì)發(fā)生析氫損壞。在極端條件下，使用波特蘭水泥而不是高爐水泥時(shí)，觀察到由于孔隙度(水灰比=1)和極化作用(U=-0.98V)而發(fā)生局部侵蝕，這相當(dāng)于圖2-2所示的Ⅳ區(qū)[53]無(wú)論如何，實(shí)際上并不存在這樣的條件。

存在雜散電流時(shí)，能夠發(fā)生陽(yáng)極極化。在鈍化鋼上氧依據(jù)下式被析出:

                                                                                      2Hz〇-4e---O+4H+                              (5-24)

  陽(yáng)極生成的酸被堿性砂漿(CaO)中和。那么只有在鋼表面上供給的堿被消耗并且鋼變成活性時(shí)才可能發(fā)生腐蝕。只有在某些條件下經(jīng)過(guò)非常長(zhǎng)的潛伏期后，才有可能發(fā)生這(5-24)一變化過(guò)程。顯然，在鋼筋混凝土基礎(chǔ)中，可能的電流密度太小，所以永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生這樣的情況。在鋼表面已經(jīng)有明顯脫鈣的地方，采用薄的外覆蓋層時(shí)，必須驗(yàn)證腐蝕危險(xiǎn)的能性。