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混凝土是一种多组分的人造石，它的性能是在其制备和凝固过程
中形成的。
混凝土的抗蚀性，即混凝土与环境介质组分相互作用的能力以及
它在使用过程中保护钢筋免受腐蚀的能力，是由混凝上的组分和制备
混凝土时所用的材料决定的。水泥的性能是十分重要的，因为水泥在
水合过程中形成具有高化学活性和内表面的水泥石。
3．I 水 泥
水泥石是混凝土的一个组分，它对环境介质最敏感。泥凝土对各
种腐蚀性介质的抗蚀性能，在很大程度上取决于水泥的种类和性能。
因此，我们格在各种胶凝材料水合时形成的水泥石相组分和结构方面
作详细论述。
建筑业中应用最广泛的是波特兰水泥及其同类的火山灰波特兰水
泥和矿渣波特兰水泥。
波特兰水泥是工厂产品的一个通称，它的成分中台有组成波特兰
水泥熟料的各种比率的矿物质。众所周知，水泥熟料大约由75％的
硅酸钙(即肤酸三钙和硅酸二钙)和25％的矿物质所组成。矿物质暂
称为矿物熔化剂，在水泥熟料中以铝酸三钙、铁铝酸四钙和少量铝酸
盐(Ci从，以，c s人)及铁酸钙(C zFt cy)的形式存在。在铝酸
盐中Ca(1和AI zo：的比率不同。此外，在熟料中还有少量MxO、碱
金属化合物等物质。熟料巾矿物是以分离的结品体形式和玻璃状固溶
体形式存在的。在波特兰水泥熟料中碱含量(以Na：o计)通常为o．3
—2％，很少超过—k限佰。
虽然碱含量甚微，但它明显影响水泥的性能。碱作为水泥熬料旷
物质的组分，可以改变水合过程和最终结果。近十年来，有一种倾向，
就是提高水泥中的碱含量。例如在水泥燃烧窑中安装功率更大的吸尘
装置以回收高碱粉末，可以增加水泥中的含碱量。碱金属化合物与其
它矿物质不同，在焙烧过程中容易升华，并且易于从粉尘中捕集回收。
采用组分不同的熟料，可以生产出强度相同的水泥。但是熟料组
分对混凝土的抗蚀性有很大影响。因此，在这里我们着重就水泥熟料
中个别矿物质对水泥百性能的影响逐一论述。
从混凝土对腐蚀性介质抗蚀性的观点来看，熟料中C3A的含量、
CsA和C‘AF的比例以及C 2S和C 2s的比例，即A盐(alit)和B
盐(be仇)的比例对水泥石和混凝土的性能有主要影响。
抗硫酸盐波特兰水泥隶属于按矿物质分类的标准水泥，其溶化剂
含量较低：C：A不大于5％，C 2A和C dAF总含量不大于22％，C3s
含量不大于50％；而含有矿物质掺合料的抗硫酸盐波特兰水泥，其
CnA含量不大于5％，C3s含量不限。有关这类水泥制备的混凝土的
抗蚀性问题，将在本书第八章讨论。
对于某些特种水泥，规定了铝酸盐矿物质的含量。例如，用于制作
石棉水泥的水泥，csA含量不得大予8％，道路波特兰水泥不大于
10％。对于石油钻井酒浆的水泥，也规定了熟料矿物的组分．白色水
泥中，限制氧化铁含量不大于o．3％。
为了控制凝固时间，可以在波特兰水泥组分中掺加石膏，石膏与
水泥熟料中的水硬性矿物质(铂酸钙)结合，生成钙矾石。掺加的石
膏量与铝酸钙的比例对水泥石的抗硫酸抉性能极为重要。铝酸钙在水
合的初期，与石膏发生反应，直到形成结构稳定的水泥石时为止。
在水合初期未起反应的铝酸钙剩余量越多，水泥石就越容易受到
外部渗入的硫酸盐的腐蚀。可以运用c．B．合斯托佩罗夫(c．B．
mec?oMep。s)”“IX于水泥石矿物组分的概念，对所观察到的现象进
行解释。
众所周知，水泥熟科是一种多矿物质的结合体，其组分从每个颗
粒表面开始逐步与水发生反应。水泥熟料中的组分性质各不相同。其
中原因之一是，只有在水泥颗粒表面的水合铝酸钙才与石膏发生反应。
水泥颓粒深处的铝酸钙在水合阶段初期不与水发生反应，只是随着水
合过程的进程才逐步反应，而且反应速度缓慢。
因此，水泥石的抗硫酸盐性质主要取决于熟料的矿物质组分及其
微观结构，取决于掺加石膏的数量以及与水泥中铝酸盐起反应的百分
串。
水合氧化铂矿物质与钙矾石的化合反应在形成抗硫酸盐水泥石方
面起着重要作用。在水泥石凝固初期，铝酸盐化合得越多(主要在液
相)，水泥石的抗蚀性就越高。
当存在石膏和氢氧化钙时，C，A的水合作用缓慢。这是由于在
C人颗料表面形成了一种钙矾石薄膜听致。如果石膏数量不足，不能
与C。A全部化合成钙矾石(硫铝酸三钙水合物的—种形式)，那么在
水合初期生成的钙矾石就与过剩的c：A起反应，生成3C20．A120s
．CaS01·18H 20型的单硫酸盐或C，ACaSO‘H，：和CsACa(OH)2·Hla
的溶液，以及c*久Hl，。这些水合物中的铝酸盐可由铁来取代。应当
指出，在钩酸钙单硫酸盐水合物中的硫酸钙，可由其它钙盐(CaCl：，
Ca(N01)z，CaCo：等等)所取代。这对于研究水泥石抗盐溶液腐蚀
性是很重要的。
在石膏化合之后，水泥熟料的铝酸盐在过饱和的氢氧化钙溶液中
水合，生成4Cao．A120f13H20，其中铝的部分可由氧化铁所取代。
水合硅酸盐是水泥石的基本结构组分。它以纤维状超微品粒形式
从溶液中析出。人们对初期的水合反应过程是不够清楚的。最初在水泥
颗粒问的孔隙中生成的水合硅酸盐为长纤维状的(图3．1)，后来随
着结构的凝结，纤维缩短了。共生晶体的接触不断增多。随着水合时
固相体积的增大，总体积和孔隙尺寸减小了。其结果是水泥的强度继
续增高。
在水合初期(一昼夜内)，水合硅酸钙纤维的平均宜径为0．I—o．2
微米，其截面后来逐渐增大。从扫描电子显微镜的照片‘’(图3．2)上
可以清楚地看到，组成水泥石多矿物质结合体的结构是复杂的．而且
水泥石中的腐蚀过程在蔓延。
因此，对波特兰水泥的水合作用和水泥石显微结构的研究证明，
水泥颓粒深处的铝酸钙在水合阶段初期不与水发生反应，只是随着水
合过程的进程才逐步反应，而且反应速度缓慢。
因此，水泥石的抗硫酸盐性质主要取决于熟料的矿物质组分及其
微观结构，取决于掺加石膏的数量以及与水泥中铝酸盐起反应的百分
串。
水合氧化铂矿物质与钙矾石的化合反应在形成抗硫酸盐水泥石方
面起着重要作用。在水泥石凝固初期，铝酸盐化合得越多(主要在液
相)，水泥石的抗蚀性就越高。
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