水泥石中Ca(OH)₂的产生机制
水泥石中的氢氧化钙(Ca(OH)₂)是水泥水化过程的直接产物。当水泥与水混合后,其主要矿物成分硅酸三钙(C₃S)和硅酸二钙(C₂S)发生水化反应,生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。其中,Ca(OH)₂以晶体形式析出,填充在水泥石的孔隙中。这一过程是波特兰水泥硬化的核心化学反应,它赋予了水泥石早期的强度和碱性环境。水泥石内部的高碱性(pH值可达12.5以上)正是由大量溶解的Ca(OH)₂所维持的,这种碱性环境对于保护钢筋免于锈蚀至关重要。
Ca(OH)₂在抵抗侵蚀中的双重角色
Ca(OH)₂对水泥石抵抗软水及海水侵蚀具有重要但复杂的影响。一方面,其碱性环境有利于形成并稳定水泥石表面的“保护层”。在海水等含盐环境中,Ca(OH)₂能与氯化镁等成分反应,生成溶解度更低的氢氧化镁,一定程度上消耗了侵蚀性离子。更重要的是,水泥石中的Ca(OH)₂是维持高碱度的“储备库”,它能持续溶解以中和渗入的酸性物质(如海水中的碳酸或软水中的二氧化碳),延缓水泥主要胶凝组分C-S-H凝胶被酸溶解的进程,从而保护结构核心。
潜在的负面影响与平衡
然而,Ca(OH)₂的存在也是一把“双刃剑”。它本身溶解度较高,在流动的软水(如泉水、雨水)长期冲刷下容易溶出,导致水泥石孔隙率增加、强度下降,并可能引发其他水化产物的分解。在海水中,Ca(OH)₂会与硫酸盐反应生成膨胀性的钙矾石或石膏,可能造成混凝土开裂。因此,现代海洋工程混凝土常通过掺加矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料来减少水泥石中Ca(OH)₂的绝对含量,将其转化为更多稳定的C-S-H凝胶,从而在利用其碱度储备优势的同时,降低由其带来的溶出和硫酸盐侵蚀风险,实现耐久性的最佳平衡。
