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混凝土的腐蚀与城市供水系统
2015-05-18  |          【 】【打印】【关闭

  除了金属会发生腐蚀,混凝土也会发生腐蚀。混凝土由于耐久性问题,长期以来已造成了巨大的损失,如日本新干线使用不到10年,即出现了大面积的混凝土剥落和开裂现象,我国沿海港口工程的调查也表明,80%以上都发生了较严重的破坏,结构使用寿命远未达到设计要求。

  混凝土的化学腐蚀主要包括粉化和硫酸盐腐蚀。粉化过程主要是混凝土中的氢氧化钙(Ca(OH)2)与环境中的二氧化碳反应导致pH值的降低,破坏碱性环境,导致钢筋锈蚀。硫酸盐腐蚀是一种复杂的物理化学过程,会生成结晶体积较大的盐类(如钙矾石等),从而使混凝土膨胀产生裂缝。

  最近科学家也发现城市供水系统也存在混凝土的腐蚀问题。自来水厂从自然水系中取水后,会进行化学消毒与物理混凝两种处理,以使水质达标。物理混凝剂主要为明矾(水合硫酸铝钾)。明矾在水中会发生水解反应生成氢氧化铝胶体悬浮,胶体微粒带正电荷,天然水中杂质通常带负电荷,二者相互吸引,颗粒变大,从而受重力作用沉降,水就会变得澄清。但是,该过程中加入的硫酸根离子(SO42-)不仅会导致上述的硫酸盐腐蚀,还会在下水管道中硫酸盐还原菌的作用下经过一系列复杂的生物化学反应,最终还原为硫离子(S2-),在城市下水管道的酸性环境中产生硫化氢(H2S),而硫细菌会将其氧化成硫酸(H2SO4),进一步促进腐蚀过程。据研究,在此环境下,混凝土管道的腐蚀速率大约在数毫米/年,因此管道寿命大约在50年左右,即每年需更换2%的管道,由此带来的全球经济损失超过10亿美元。

  因此,科学家在寻找新式混凝剂来代替明矾的作用,从而减少城市下水系统中的硫含量,进而缓解其腐蚀问题。

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