通用硅酸盐水泥国家标准GB175自2007年修订以来,最明显的变化就是增加了对水泥中CL-的限量。还有一个变化也与控制CL-有关,就是将助磨剂
在水泥中的掺加量由≤1.0%调整为≤0.5%。
氯盐是廉价而易得的工业原料,它在水泥生产中具有明显的经济价值。可以作为熟料煅烧的矿化剂降低烧成温度,有利于节能高产;还是有效的水泥
早强剂,不仅可使水泥3天强度提高50%以上,而且可以降低混凝土中水的冰点温度,防止混凝土早期受冻。
这么有用的东西,国家为什么要严格控制呢?在我国,混凝土的破坏主要是冻融和钢筋锈蚀,而氯离子在混凝土中的作用就是增加了冻融和钢筋锈蚀
的重要因素。冻融和钢筋锈蚀已经成为当前最突出的工程问题之一,引起了社会和国家的关注,所以水泥新标准中才增加了水泥中的氯离子限值要
求。
关于Cl-的危害1, 对最终用户建筑物的危害
水泥中CL-的存在,会导致混凝土的冻融和混凝土中的钢筋锈蚀,影响到混凝土建筑物的寿命和安全。
氯离子对最终建筑物的危害,是国家下决心控制水泥中CL-含量的主要原因。这必将导致建筑物市场、特别是一些重点工程 项目对水泥中CL-的严格
控制,势必会影响到CL-含量高的水泥在市场上的销售。
钢筋在混凝土结构中的锈蚀,是在有水分子参与的条件下发生的湿腐蚀。钢筋锈蚀过程可表示为:
Fe+1/2O2+H2O→Fe(OH) 2; Fe(OH) 2+1/2H2O+1/4O2→Fe(OH)3。
在O2和H2O共同存在的条件下,由于电化学反应使钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水,从而逐渐被腐蚀,在钢筋表面形成红铁锈,体积膨胀数倍,
使混凝土的强度降低,当铁锈的厚度超过0.1mm时,就会引起混凝土表面开裂。
氯离子引起的钢筋锈蚀最为严重,由于氯离子浓度的增加,使钢筋与氯离子之间产生较大的电极电位,诱导着锈蚀电化学反应,促进钢筋锈蚀,但在
反应中氯离子并不被消耗。
通常规定混凝土中氯离子浓度不得高于0.2%。在氯盐环境下,横向宏观裂缝处的钢筋截面受氯盐侵蚀可形成很深的坑蚀,会严重削弱钢筋的承载力和
可延性,破坏混凝土的强度。
2, 对混凝土生产商施工过程的危害
从早强的角度来讲氯离子有效有益的,但也正是它的早强机理,会导致水泥的需水量增大、塌落度损失加快、塑性效果变差。这既影响了混凝土的效
益、又增加了施工难度。
优质的混凝土既要保持它有较高的强度,又要具有良好的施工特性,主要是减小需水量和塌落度损失,这主要靠一些特定的混凝土外加剂来完成。而
氯离子的作用恰恰相反,会增大水泥的需水量和加快塌落度损失。
要在一定程度上弥补氯离子造成的影响,就要加大混凝土外加剂的用量,外加剂的成本比水泥要高得多,这势必会提高混凝土的成本、影响到混凝土
生产商的效益,最终影响到水泥企业在市场上的产品竞争力。
氯盐曾经被作为有效的水泥早强剂,早强的机理主要是氯离子与水泥中的C3A作用生成不溶于水的水化氯铝酸盐,由此加速了水泥中的C3A水化。
氯离子与水泥水化所得的氢氧化钙生成难溶于水的氯酸钙,降低液相中氢氧化钙的浓度,加速C3S的水化,并且生成的复盐增加了水泥浆中固相的比
例,形成坚强的骨架,有助于水泥石结构的形成。
由于氯化物多为易溶盐类,具有盐效应,可加大硅酸盐水泥熟料矿物的溶解度,加快水化反应进程,从而加速水泥及混凝土的硬化。
3,对制造者生产过程的危害
主要是CL-在烧成系统中生成的CaCL2和RCL具有极高的挥发性,在回转窑内几乎全部挥发,形成氯碱循环富集,最终导致预热器中的生料的氯化物
提高近百倍,使其危害性大幅度放大。
特别是KCL的存在,强烈的促进了硅方解石2C2S·CaCO3矿物的形成,在预热器内逐层粘挂形成结皮。而且这种矿物在900~950℃之间具有很高的强
度,又使得这种结皮很难清理,最终导致通风不良和预热器堵塞。