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氯離子水泥和混凝土的三大危害

通用硅酸鹽水泥國家標準GB175自2007年修訂以來,最明顯的變化就是增加了對水泥中CL-的限量。還有一個變化也與控制CL-有關,就是將助磨劑在水泥中的摻加量由≤1.0%調整為≤0.5%。
氯鹽是廉價而易得的工業原料,它在水泥生產中具有明顯的經濟價值??梢宰鳛槭炝响褵牡V化劑降低燒成溫度,有利于節能高產;還是有效的水泥早強劑,不僅可使水泥3天強度提高50%以上,而且可以降低混凝土中水的冰點溫度,防止混凝土早期受凍。
這么有用的東西,國家為什么要嚴格控制呢?在我國,混凝土的破壞主要是凍融和鋼筋銹蝕,而氯離子在混凝土中的作用就是增加了凍融和鋼筋銹蝕的重要因素。凍融和鋼筋銹蝕已經成為當前突出的工程問題之一,引起了社會和國家的關注,所以水泥新標準中才增加了水泥中的氯離子限值要求。
關于Cl-的危害
1, 對最終用戶建筑物的危害




水泥中CL-的存在,會導致混凝土的凍融和混凝土中的鋼筋銹蝕,影響到混凝土建筑物的壽命和安全。
氯離子對最終建筑物的危害,是國家下決心控制水泥中CL-含量的主要原因。這必將導致建筑物市場、特別是一些重點工程 項目對水泥中CL-的嚴格控制,勢必會影響到CL-含量高的水泥在市場上的銷售。
鋼筋在混凝土結構中的銹蝕,是在有水分子參與的條件下發生的濕腐蝕。
氯離子引起的鋼筋銹蝕最為嚴重,由于氯離子濃度的增加,使鋼筋與氯離子之間產生較大的電極電位,誘導著銹蝕電化學反應,促進鋼筋銹蝕,但在反應中氯離子并不被消耗。
通常規定混凝土中氯離子濃度不得高于0.2%。在氯鹽環境下,橫向宏觀裂縫處的鋼筋截面受氯鹽侵蝕可形成很深的坑蝕,會嚴重削弱鋼筋的承載力和可延性,破壞混凝土的強度。
2, 對混凝土生產商施工過程的危害
從早強的角度來講氯離子有效有益的,但也正是它的早強機理,會導致水泥的需水量增大、塌落度損失加快、塑性效果變差。這既影響了混凝土的效益、又增加了施工難度。
優質的混凝土既要保持它有較高的強度,又要具有良好的施工特性,主要是減小需水量和塌落度損失,這主要靠一些特定的混凝土外加劑來完成。而氯離子的作用恰恰相反,會增大水泥的需水量和加快塌落度損失。
要在一定程度上彌補氯離子造成的影響,就要加大混凝土外加劑的用量,外加劑的成本比水泥要高得多,這勢必會提高混凝土的成本、影響到混凝土生產商的效益,最終影響到水泥企業在市場上的產品競爭力。
氯鹽曾經被作為有效的水泥早強劑,早強的機理主要是氯離子與水泥中的C3A作用生成不溶于水的水化氯鋁酸鹽,由此加速了水泥中的C3A水化。
氯離子與水泥水化所得的氫氧化鈣生成難溶于水的氯酸鈣,降低液相中氫氧化鈣的濃度,加速C3S的水化,并且生成的復鹽增加了水泥漿中固相的比例,形成堅強的骨架,有助于水泥石結構的形成。
由于氯化物多為易溶鹽類,具有鹽效應,可加大硅酸鹽水泥熟料礦物的溶解度,加快水化反應進程,從而加速水泥及混凝土的硬化。
3,對制造者生產過程的危害



主要是CL-在燒成系統中生成的CaCL2和RCL具有極高的揮發性,在回轉窯內幾乎全部揮發,形成氯堿循環富集,最終導致預熱器中的生料的氯化物提高近百倍,使其危害性大幅度放大。
特別是KCL的存在,強烈的促進了硅方解石2C2S·CaCO3礦物的形成,在預熱器內逐層粘掛形成結皮。而且這種礦物在900~950℃之間具有很高的強度,又使得這種結皮很難清理,最終導致通風不良和預熱器堵塞。
很遺憾,到目前為止,關于CL-的控制,還只能從原材料入手,不是萬不得已,盡量不要選擇CL-含量高的原材料。北京耐默公司天發了KN22氯離子水泥和混凝土防腐材料,專門為預制構件生產企業等對早期強度要求很高的混凝土生產商設計生產。