水玻璃耐酸混凝土質(zhì)量控制分析

雙秀梅

摘 要:本文通過對水玻璃耐酸混凝土在施工中的質(zhì)量問題進(jìn)行分析,進(jìn)而提出控制措施。

關(guān)鍵詞:水玻璃混凝土;現(xiàn)象;原因分析;防治

能防止或抵抗酸性介質(zhì)腐蝕作用的混凝土,稱為耐酸混凝土。建筑工程中常用的耐酸混凝土有水玻璃耐酸混凝土、瀝青混凝土和硫磺混凝土三種。

水玻璃耐酸混凝土是以水玻璃為膠結(jié)料,氟硅酸鈉為硬化劑,加入一定級(jí)配的粉料(如石英粉、輝綠巖粉等)和粗細(xì)骨料配制而成的混凝土。具有較好的耐酸性能,強(qiáng)度高,材料來源廣,價(jià)格低。但耐稀酸、耐水性和抗?jié)B性欠佳。

1 凝結(jié)時(shí)間長,硬化緩慢

1.1 現(xiàn)象:水玻璃耐酸混凝土澆筑后,常溫條件下,8h或更長時(shí)間還不結(jié)硬,用手摁仍有較明顯的壓痕,手感不堅(jiān)硬。

1.2 原因分析

1.2.1 水玻璃用量過多,或氟硅酸鈉量過少,或兩者兼而有之。1.2.2 水玻璃模數(shù)低或密度大。1.2.3 施工澆筑和初始養(yǎng)護(hù)期間環(huán)境溫度低濕度大或有雨水侵襲。1.2.4 氟硅酸鈉貯存保管不當(dāng),有雜物混入,或受潮或純度低,粉料、粗細(xì)骨料含水率大、雜質(zhì)多。

1.3 控制措施。

1.3.1 配制水玻璃耐酸混凝土用的水玻璃,其質(zhì)量應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。其外觀應(yīng)為無色或略帶色的透明或半透明黏稠液體。1.3.2 氟硅酸鈉(硬化劑)的摻量一般為水玻璃用量的15～16%。1.3.3 水玻璃耐酸混凝土的施工環(huán)境溫度宜為15～30℃,相對濕度不宜大于80%。當(dāng)環(huán)境溫度低于10℃時(shí),應(yīng)采取加熱保溫措施。

2 耐水性、耐稀酸性能差。

2.1 現(xiàn)象。水玻璃耐酸混凝土在硬化過程中常發(fā)生一種可溶性物質(zhì)(氟化鈉),以及由于反應(yīng)不完全還有一定量未參與反應(yīng)的硅酸鈉和氟硅酸鈉存在,這些可溶物質(zhì)愈多,水玻璃耐酸混凝土的抗水性和耐稀酸性能愈差。

2.2 原因分析

a. 水玻璃耐酸混凝土的凝結(jié)、硬化主要是水玻璃與氟硅酸鈉的相互作用,生成具有膠結(jié)性能的“硅膠”,與粉料、粗細(xì)骨料膠結(jié)成整體,形成堅(jiān)硬的水玻璃人造石。但是,由于水玻璃和氟硅酸鈉的化學(xué)反應(yīng)不能完全進(jìn)行,反應(yīng)率一般僅達(dá)80%左右。這就是說,即使組成材料的各組分比例合適,在耐酸混凝土中也仍然含有未參加反應(yīng)的水玻璃和氟硅酸鈉,以及混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的可溶性物質(zhì)(氟化鈉),使混凝土的耐酸性能(尤其是耐稀酸性能)和耐水性受到侵害。b. 氟硅酸鈉的用量不足,早期養(yǎng)護(hù)溫度過低。c. 水玻璃模數(shù)過低,密度過大,用量過多。d. 酸化處理時(shí)間掌握不當(dāng),酸液濃度不合適或酸化處理次數(shù)少,質(zhì)量差。e.配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量不高,各種材料之間的比例不合適。f. 施工和養(yǎng)護(hù)期間,環(huán)境溫度過低,濕度過大,或有雨水侵襲。

2.3 控制措施。

2.3.1 氟硅酸鈉的摻量,應(yīng)經(jīng)計(jì)算和結(jié)合施工期間的環(huán)境溫度,由試驗(yàn)確定。用量過少,不僅混凝土強(qiáng)度低,抗水穩(wěn)定性差,而且產(chǎn)生麻布溶蝕的情況也較嚴(yán)重。摻量過多,混凝土硬化雖快,但不利于操作,且強(qiáng)度也可能下降,又加大了成本。2.3.2 水玻璃模數(shù)低于2.6時(shí),應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。2.3.3 選擇配合比時(shí),在滿足浸酸安定性和強(qiáng)度要求的情況下,宜選用水玻璃用量較少的配合比。2.3.4 酸制混凝土的水玻璃密度應(yīng)控制在1.38～1.42之間。水玻璃密度過低,配制成的混凝土強(qiáng)度一般也低,對抗酸、抗水、抗?jié)B和其他力學(xué)性能都不利,且增大收縮性。因此,要求使用時(shí),將水玻璃的密度控制在允許范圍內(nèi)。對不符合要求的,應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)模數(shù)和密度都需調(diào)整時(shí),應(yīng)先調(diào)整模數(shù),后調(diào)整密度。2.3.5 在選擇和確定配合比時(shí),應(yīng)充分考慮使耐酸混凝土具有較好的抗稀酸性能和抗水穩(wěn)定性,以及使耐酸混凝土具有適宜的強(qiáng)度。2.3.6 原材料使用時(shí)的溫度不宜低于10℃.施工期間環(huán)境溫度以15～30℃為好。低于10℃時(shí),應(yīng)采取加熱保溫措施,以提高混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度。但不允許直接用蒸汽加熱。當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為10～20℃時(shí),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于12晝夜;當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為21～30℃時(shí),不少于6晝夜;當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為31～35℃時(shí),不少于3晝夜。養(yǎng)護(hù)溫度不宜過高,否則會(huì)影響硬化后的混凝土的耐酸性和抗水性。養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)防止雨水侵襲,保持適當(dāng)干燥,防止?jié)穸冗^大(相對濕度不得大于80%)。2.3.7 配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定,不可套用。混凝土所用粉料、粗細(xì)骨料的混合物的空隙率應(yīng)控制在22%范圍內(nèi),材料品質(zhì)應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定和要求。

3 浸酸安定性不合格及防治

3.1 現(xiàn)象

按規(guī)定方法制作的混凝土試件,在溫度20～25℃,相對濕度小于80%的空氣中養(yǎng)護(hù)至28d,然后放入40%濃度的硫酸溶液中浸泡28d后,取出試件,用水沖洗,陰干24h,經(jīng)觀察檢驗(yàn),混凝土試件表面有裂縫、起鼓、發(fā)酥、掉角或嚴(yán)重變色等不良現(xiàn)象。

3.2 原因分析。

3.2.1 水玻璃模數(shù)低,用量過多,或水玻璃與氟硅酸鈉兩者比例不當(dāng)。

3.2.2 粗細(xì)骨料級(jí)配太差,空隙率大,配合比設(shè)計(jì)中有關(guān)參數(shù)(如砂率、粉料用量等)選用不當(dāng),使配制成的混凝土密實(shí)性差。

3.2.3 粉料、粗細(xì)骨料耐酸性能不合格(耐酸率小于95%),含水率大,含泥量、泥塊含量等有害雜物較多 。

3.2.4 施工操作和養(yǎng)護(hù)期間有雨水侵襲,養(yǎng)護(hù)期間環(huán)境溫度低,濕度大。

3.3 控制措施

3.3.1 用以配制耐酸混凝土的水玻璃模數(shù)不得小于2.6,但也不得大于2.9,密度要求在1.38～1.42g/cm3范圍內(nèi)。3.3.2 水玻璃用量以滿足混凝土獲得必要的抗壓強(qiáng)度和保障浸酸安全性合格為準(zhǔn)。一般控制在25～0300kg/m3之間為宜,用量過少,和易性差,施工操作困難,不易搗實(shí),強(qiáng)度低、抗水性能差。用量過多,各易性雖好,但混凝土的抗酸、抗水穩(wěn)定性變壞,收縮也大。3.3.3 氟硅酸鈉的純度不應(yīng)小于95%,含水率不應(yīng)大于1%,細(xì)度要求全部通過孔徑0.15mm的篩。受潮結(jié)塊時(shí),應(yīng)在不高于100℃的溫度下烘干并研細(xì)過篩后方可使用。適宜摻用量,應(yīng)根據(jù)計(jì)算和考慮施工季節(jié)的環(huán)境溫度,通過試驗(yàn)確定,以期達(dá)到水玻璃有較好的比例。

4 凝結(jié)速度快,操作困難及防治。

4.1 現(xiàn)象。攪拌時(shí)攔合物不易攪拌均勻,黏稠性顯示較大,流動(dòng)度(坍落度)小,振搗也較困難,45～60min便結(jié)硬。

4.2 原因分析。

4.2.1 水玻璃模數(shù)大,密度小,用量少。4.2.2 氟硅酸鈉與水玻璃兩者比例不當(dāng),氟硅酸用量過多。4.2.3 施工澆筑期間環(huán)境溫度高(大于35℃)。

4.3 控制措施。

a.將水玻璃模數(shù)和密度調(diào)至規(guī)定范圍內(nèi)(M=2.6～2.9,ρ=1.38～1.42g/cm3)。使用量由試驗(yàn)確定,應(yīng)滿足施工和易性和操作要求。b. 在選擇氟硅酸鈉摻量時(shí),應(yīng)考慮施工期間的環(huán)境溫度,通過試驗(yàn)確定。施工中如更換水玻璃,則應(yīng)重新測定其模數(shù),并通過試驗(yàn)調(diào)整配合比,不可隨便套用原配合比。c. 嚴(yán)格計(jì)量工作,不允許用體積比代替重量比。d. 酷熱天氣施工,當(dāng)環(huán)境溫度大于℃時(shí),應(yīng)采取遮陽、降溫措施。e. 采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌,合理安排攪拌、運(yùn)輸和澆筑的時(shí)間。

5 龜裂、不規(guī)則裂紋及防治

5.1 現(xiàn)象。混凝土表面有少量用肉眼可見的、不規(guī)則裂紋和大量需借助放大鏡才能清晰觀察到的微裂紋(通常在0.05～0.1mm之間),呈現(xiàn)于澆筑混凝土的暴露面,基本上展現(xiàn)于混凝土表面。

5.2 原因分析。

5.2.1 水玻璃密度大,用量多,收縮變形大。5.2.2 拌合物攪拌不均勻,致使混凝土硬化速度不一致,造成某些部分所能隨的拉應(yīng)力不一,薄弱部分便出現(xiàn)裂紋、開裂現(xiàn)象。5.2.3 混凝土暴露面積大,由于溫度變化和溫差影響,造成脹縮變形不一,形成裂紋。5.2.4 粗細(xì)骨料中含泥量和泥塊含量大。5.2.5 振搗抹壓不實(shí),養(yǎng)護(hù)期間受雨水侵襲和太陽曝曬。

5.3 控制措施。

5.3.1 使用密度適宜的水玻璃,對密度過大的水玻璃,在常溫下用水調(diào)整。當(dāng)環(huán)境溫度低于10℃時(shí),宜用40-50℃的溫水調(diào)整。5.3.2 水玻璃用量以滿足強(qiáng)度、耐酸性能和施工和易性為準(zhǔn),不宜多用,一般以控制在250-300kg/m3為宜。5.3.3 采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌,攪拌時(shí)間應(yīng)較水泥混凝土延長30s左右,直至攪拌均勻?yàn)橹埂?.3.4 大面積施工時(shí),要防止環(huán)境溫度的差異過大。必要時(shí),應(yīng)采取措施,如通風(fēng)、加強(qiáng)室內(nèi)空氣的對流、局部熱源予以隔離。5.3.5 混凝土振搗抹壓要實(shí)。養(yǎng)護(hù)時(shí)為防止雨水侵襲或太陽曝曬,應(yīng)采取遮蓋措施。遇刮風(fēng)天氣,尚應(yīng)加紙袋或用塑料薄膜覆蓋,防止水分散失過快。

6 總結(jié)

水玻璃耐酸混凝土具有較高的強(qiáng)度和較好的耐酸性能,廣泛應(yīng)用于各種防腐蝕的建、構(gòu)筑物、承重結(jié)構(gòu);設(shè)備基礎(chǔ)、地溝、窨井、排水溝等。在實(shí)際工程中注意加強(qiáng)施工工藝和養(yǎng)護(hù)管理,就可以預(yù)防質(zhì)量病害的發(fā)生,提高工程的質(zhì)量。