硫鋁酸鹽水泥抗酸侵蝕性能與機理研究

齊秋霖，周 健，葛仲熙，李 輝，徐名鳳，陳智豐，張振秋，崔素萍

(1.河北工業大學土木與交通學院，天津 300401；2.唐山北極熊建材有限公司，唐山 063705；3.北京工業大學材料與制造學部，北京 100124)

0 引 言

復雜服役環境下的混凝土建筑物和構筑物易受到酸侵蝕，發生嚴重的破壞，如城市下水管網、工廠排污和排煙管道、廢水處理池、化學品倉庫、沼氣發酵池等[1-2]。隨著眾多工業與民用基礎設施的大力興建并逐步投入使用，酸侵蝕帶來的耐久性問題日益突出[3-5]。

混凝土抗酸侵蝕能力與混凝土所用的水泥膠凝材料種類以及膠凝材料的水化產物特征直接相關[6-7]。硅酸鹽水泥(ordinary Potland cement, OPC)的主要水化產物為氫氧化鈣(CH)和硅酸鈣凝膠(C-S-H)，CH除了為水泥石提供力學性能外，還為C-S-H的穩定存在提供堿性環境[8]。CH對酸敏感，易與酸發生酸堿中和反應，在酸性環境下流失迅速[8-10]；C-S-H的穩定存在依賴于pH值高于12.4的堿性環境[8]，酸一方面直接將C-S-H轉化為鈣鹽和無力學性能的含硅殘渣，另一方面通過消耗CH引起孔溶液堿度持續下降，導致C-S-H脫鈣分解[8-10]。酸性環境下CH的流失和C-S-H的分解導致水泥石孔隙率持續增大，最終使水泥石喪失強度和承載能力[10]。因此，在酸性環境下使用OPC作為混凝土膠凝材料會給建筑結構耐久性帶來不利影響，從水化產物體系的角度選擇抗酸侵蝕性能更為優異的膠凝材料是解決酸侵蝕問題的關鍵手段。

與OPC不同，硫鋁酸鹽水泥(calcium sulfoaluminate cement, CSA)的主要水化產物為鈣礬石(AFt)與鋁膠(AH3)[11]，不含CH。Dyer[12]發現在有機酸環境下CSA砂漿試件的質量損失低于OPC?！?br>