7.2 水泥砂浆和混凝土
7.2 水泥砂浆和混凝土
7.2.1 水泥品种的选择应符合下列规定：
1 混凝土和水泥砂浆宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，地下结构或在弱腐蚀条件下，也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥；硅酸盐水泥宜掺入矿物掺和料，普通硅酸盐水泥可掺入矿物掺和料；
2 受碱液作用的混凝土和水泥砂浆，应选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，不得选用高铝水泥或以铝酸盐成分为主的膨胀水泥，并不得采用铝酸盐类膨胀剂；
3 在硫酸盐为强腐蚀的条件下，不宜使用铝酸盐、硫铝酸盐、钙质、镁质类膨胀剂和高钙粉煤灰；
4 在硫酸盐腐蚀条件下的水泥和矿物掺合料中，不得加入石灰石粉。
5 中抗硫酸盐硅酸盐水泥，可用于硫酸根离子含量不大于2500mg/L的液态介质；高抗硫酸盐硅酸盐水泥，可用于硫酸根离子含量不大于8000mg/L的液态介质。
6 在下列环境下，抗硫酸盐硅酸盐水泥的耐腐蚀性能除确有使用经验外，尚应经过试验确定：
1)介质的硫酸根离子含量大于上述指标；
2)介质除含有硫酸根离子外，还含有氯离子或其他腐蚀性离子；
3)构件一个侧面与硫酸根离子液态介质接触，另一个侧面暴露在大气中。
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7.2.1 关于水泥品种的选择，说明如下：
1 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥具有早期强度高、凝结硬化快、碱度高、碳化慢等特点。在普通硅酸盐水泥和硅酸盐混凝土中，掺入矿物掺和料，可改善混凝土的微孔结构，降低混凝土的渗透性，从而提高混凝土的耐久性。
掺入矿物掺和料的用量和方法可参见国家现行标准《矿物掺合料应用技术规范》GB/T 51003和《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ?275、《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB 10005、《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07等标准的有关规定。
矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥的早期强度低，干缩性大，有泌水现象，而且其碱度较低，所以在一定条件下才可使用。
2??在碱液作用下，混凝土和水泥砂浆应对水泥中的铝酸三钙含量加以限制。
高铝水泥由于含有较多不耐碱的酸性氧化物，所以不得用于受碱液作用的部位。同理，在碱液作用下也不得采用以铝酸盐成分为主的膨胀水泥，并不得采用铝酸盐类膨胀剂。
3 铝酸盐-膨胀源，在抗硫水泥标准中有含量限制。
钙质、硫铝酸盐-膨胀源。
高钙粉煤灰-膨胀源，高钙粉煤灰在粉煤灰标准中有含量高低的规定。
镁质类-膨胀源。
掺该类物质的混凝土，其内部(自身)产生膨胀，如硫酸盐侵入可产生叠加膨胀。因为混凝土只能抵抗一定量的膨胀产生的应力，超过混凝土本身所具有的能力，结构就会破坏。
4 硫酸盐溶液对混凝土的腐蚀，既有化学反应也有物理作用，主要表现为结晶膨胀腐蚀和化学侵蚀。硫酸根离子会跟混凝土中的化学物质发生反应，硫酸根离子和普通硅酸盐水泥石中的碱性固态游离石灰质[Ca(OH)2 ]、水化铝酸钙(C3 A)发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，固相体积约是原来的1.5倍，由于是在固化了的混凝土中发生反应，因此，在混凝土内形成膨胀应力而引起混凝土结构的破坏。
5 中、高抗硫酸盐硅酸盐水泥，由于其铝酸三钙的含量分别不大于5％、3％，硅酸三钙的含量分别不大于55％、50％，这对于上述膨胀反应是有抑制作用的，所以这种水泥具有较好的抗硫酸盐性能。
一般中抗硫酸盐硅酸盐水泥用于硫酸根离子含量不超过2500mg/L的纯硫酸盐的腐蚀环境，高抗硫酸盐硅酸盐水泥用于硫酸根离子含量不超过8000mg/L的纯硫酸盐的腐蚀。当含量超过这一指标时，应进行耐腐蚀性的复核试验。
6 由于抗硫酸盐硅酸盐水泥的抗蚀性试验是采用Na2 SO4 介质，这里的Na＋离子不具备腐蚀作用，当介质为MgSO4 、(NH4 )2 SO4 等介质时，
Mg2＋、NH4 －离子是有腐蚀性的，此时抗硫酸盐硅酸盐水泥的耐蚀性应经试验确定。
当构件的一个侧面与硫酸根离子液态介质接触而另一个侧面暴露在大气中时(如地上水池的侧壁)，属频繁的干湿交替，混凝土外壁由于蒸发作用，使盐的浓度增大，产生盐结晶腐蚀，应慎重对待。
7.2.2 掺入混凝土中的外加剂应符合下列规定：
1 外加剂对混凝土的性能应无不利影响，对钢筋不得有腐蚀作用；
2 在混凝土中掺入矿物掺和料、钢筋阻锈剂或抗硫酸盐的外加剂时，使用方法、掺量和耐腐蚀性能应符合有关标准的规定，并按相应产品的使用说明经验证后确定；
3 在混凝土中掺入纤维时，应保证混凝土的和易性。
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7.2.2 在建筑防腐蚀工程中，外加剂的使用主要是为了提高混凝土的密实性或对钢筋的阻锈能力，从而提高混凝土结构的耐久性。外加剂的使用，应对混凝土的性能无不利影响，对钢筋不得有腐蚀作用。
抗硫酸盐的外加剂目前国内种类较多，某建筑材料科学研究院研制的混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂是比较成熟的材料。掺入该类材料配制的混凝土，在价格上略低于采用抗硫酸盐水泥配制的混凝土；在性能上也不低于高抗硫酸盐水泥，并能改善水泥的某些性能，还可弥补抗硫酸盐水泥产量较少的问题。
现行行业标准《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》JC/T 1011规定：掺入适量这种防腐剂的混凝土，其抗蚀系数K应≥0.85，膨胀系数E≤1.5。抗蚀系数试验方法采用现行国家标准《水泥抗硫酸盐侵蚀快速试验方法》GB?2421-1981。膨胀系数试验方法采用行业推荐标准《膨胀水泥膨胀率检验方法》JC/T 313，介质有：5％Na2SO4、NaCl60g/L、MgSO44.8g／L、MgCl25.6g/L、CaSO42.4g/L，KHCO30.4g/L等水溶液，E值(即在介质中的膨胀率与淡水中的膨胀率之比)均不大于1.50。
钢筋阻锈剂可以推迟钢筋开始生锈的时间和减缓钢筋腐蚀发展的速度，从而达到延长结构使用寿命的目的。
掺入适量的矿物掺和料可以提高混凝土的耐久性，但由于矿物掺和料的品种较多，而且耐腐蚀性的定量试验数据不多，因此亦应经验证后确定。
7.2.3 混凝土的砂、石应致密，可采用花岗石、石英石或石灰石，但不得采用有碱骨料反应的活性骨料。
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7.2.3 关于受酸性气态介质作用的混凝土可采用致密的石灰石问题，试验表明，将石灰石和石英石骨料分别制成的混凝土试件浸入0.5％的硫酸溶液12个月，在试件的外观、重量变化和强度变化等指标方面，以石英石为骨料的试件不仅没有表现出优越性，而且在某些性能上还不如以石灰石为骨料的试件；工程实践表明，某厂抹灰层在氯和氯化氢作用下，采用石英石骨料的抹灰层，虽然骨料没有腐蚀，但骨料周围的水泥石已被腐蚀，形成凹槽，许多骨料自行脱落；而采用碳酸盐骨料的抹灰层，虽然骨料已随砂浆一起被腐蚀了一部分，但骨料与水泥粘结仍很好，不易取下。因此，在酸性气态介质作用下是可以采用致密的石灰石。
关于在碱液介质作用下的混凝土可采用致密的石英石、花岗石问题，试验表明，①石英石虽然在理论上可与氢氧化钠发生作用，但由于它具有整齐的结晶形态、很高的强度、硬度和密实度，因此在氢氧化钠溶液作用下化学腐蚀过程很缓慢，结晶腐蚀极少；②用石英砂配制的耐碱混凝土，在20％和30％氢氧化钠溶液中浸泡10个月的耐蚀性较好，而用不够纯净的石灰石配制的耐碱混凝土的性能反而较差。所以，在碱液介质直接作用下是可以采用致密的石英石、花岗石。
碱骨料反应会影响混凝土的耐久性。混凝土碱骨料反应是指混凝土中来自水泥、外加剂等的可溶性碱在有水的作用下和骨料中某些组分之间的反应。一般把碱骨料反应分为两类：一类为碱-硅酸反应，是指碱与骨料中活性SiO2反应，生成碱硅凝胶，凝胶吸水肿胀导致混凝土膨胀或开裂；另一类为碱-碳酸盐反应，是指碱与骨料中微晶白云石反应生成水镁石和方解石，在白云石表面和周围基质之间的受限空间内结晶生长，使骨料膨胀，进而使混凝土膨胀开裂。
形成碱骨料反应的三大条件是：①高含碱量的水泥；②采用活性集料；③水。为了避免碱骨料反应，混凝土的砂、石不得采用有碱骨料反应的活性骨料。
7.2.4 强度等级不低于C20的混凝土和1：2水泥砂浆，可用于浓度不大于8％氢氧化钠作用的部位；抗渗等级不低于P8的密实混凝土，可用于浓度不大于15％氢氧化钠作用的部位；采用铝酸三钙含量不大于9％的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，且抗渗等级不低于P1O的密实混凝土，可用于浓度不大于22％氢氧化钠作用的部位。
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7.2.4 试验表明，强度等级为C20的混凝土当水灰比在0.58以下时，对浓度小于10％的氢氧化钠有一定耐蚀性。考虑到试验与施工的差异，以及实际生产作用条件的差异，采用8％的浓度值。
密实混凝土只提出关键的直接指标，即抗渗等级不应低于P8。抗压强度、水泥用量和水灰比等属于间接指标，它虽与直接指标有一定关系，但不是相互对应的关系。控制指标提多了，有时反而不能相互协调，所以只控制直接指标。
7.2.5 聚合物水泥砂浆的品种可选用氯丁胶乳水泥砂浆、聚丙烯酸酯乳液水泥砂浆和环氧乳液水泥砂浆。聚合物水泥砂浆可用于盐类介质、中等浓度的碱液和酸性水等介质作用的部位。
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7.2.5 氯丁胶乳水泥砂浆、聚丙烯酸酯乳液水泥砂浆和环氧乳液水泥砂浆，具有耐稀酸，耐中等浓度以下的氢氧化钠和盐类介质的性能，而且与各种基层粘结力强，可在潮湿的水泥基层上施工。
关于环氧乳液水泥砂浆的性能，主要是引用某建筑材料科学研究院的科研成果和工程实例的总结。
