弱酸混凝土的施工技術

摘要：本文旨在從弱酸混凝土的特性和運用方向入手，簡單介紹在實際工程中對于弱酸混凝土耐久性的相關要求，并探討弱酸混凝土的具體施工技術。

關鍵詞：弱酸混凝土;特性;施工技術

傳統的鋼筋混凝土結構的優勢在于造價較低，且兼具鋼筋和混凝土的結構特征;但其在實際工程中往往不能保證在設計預期年限中仍然能具有較高的穩定性，即使在混凝土的堿性保護下也很容易發生銹蝕。這是由于在混凝土在外界綜合因素包含物理、化學、生物等方面的元素影響下，降低了其結構耐久性，從而部分失去對其內部鋼筋的保護作用，而鋼筋易被腐蝕，往往會使混凝土構件的承載能力和使用性能大幅度下降。而相比于鋼筋混凝土材料，弱酸混凝土不僅具有良好的結構硬度，還具有較強的抗滲性、抗凍性、抗侵蝕性、耐磨性與抗氣蝕性等耐久性質，能有效的抵抗如地下水、氧氣和微生物等外部因子對鋼筋的銹蝕作用。

1、弱酸混凝土的特性和運用方向

1.1水玻璃耐酸混凝土

水玻璃耐酸混凝土是我國較早使用并研究的傳統防腐耐酸材料，其主要由水玻璃、氟硅酸鈉、耐酸粉料、耐酸粗細骨料等原料組成，具有足夠的耐酸穩定性、耐熱性和結構硬度，能抵抗絕大部分酸類的腐蝕，并且原料取用方便、施工工藝較為簡單，主要運用在石油、化工、冶金、輕工、食品等行業。

1.2硫黃耐酸混凝土

硫黃耐酸混凝土具有良好的結構硬度以及耐久性，并且硫黃耐酸混凝土耐酸性較強，能抵御濃硫酸、鹽酸及40%的硝酸，但其耐火性差，較脆，不耐磨，不能適應高溫工作環境。在實際工程中，硫黃耐酸混凝土常用于澆筑整體地坪面層、設備基礎和池槽等，并且由于其施工硬化快，強度高的特點，在搶修工程使用很多。

1.3瀝青耐酸混凝土

瀝青耐酸混凝土同樣具有不錯的結構硬度和耐久性，結構密度大，能耐中等濃度的無機酸、堿和鹽類的腐蝕;并且瀝青耐酸混凝土的材料較易得到、價格清潔便宜并且施工簡便，不需養護，可常溫操作，所以廣泛運用在防腐工程中。但與硫黃耐酸混凝土相似的是，其耐熱性也較差，遇熱主體結構易變形。

2、弱酸混凝土的耐久性要求

2.1對于原材料的要求

典型的弱酸混凝土是以水玻璃為膠結劑，加入耐酸骨料、固化劑、外加劑按一定比例配制而成。水玻璃耐酸混凝土具有優良的耐酸及耐熱性能，它能耐除了氫氟酸、熱磷酸和高級脂肪酸外幾乎所有的無機酸、有機酸及酸性氣體的侵蝕。而為了保證弱酸混凝土的結構要性，需要對原材料進行一定程度上的耐酸性檢測工作，如對粗骨料、水泥膠砂為水泥和細骨料的拌合物進行浸酸試驗，而為了進一步保證水泥膠砂的穩定性，通常采用摻入適量細砂粉來進行耐腐蝕性實驗的方法。而其中對于原材料都有科學、合理的各項質量數據要求，如水玻璃酸混凝土中使用的氟硅酸鈉就要求其純度質量分數應在95%之上，含水率小于1%，而由于其細度越小越能促使硬化反應完全，一般嚴格要求氟硅酸鈉細度小于0.147mm，并且氟硅酸鈉采用專業措施存放過程以防止受潮結塊。

2.2強度要求

耐酸骨料主要由人造耐酸石材或天然耐酸巖石構建，是弱酸混凝土的主體結構，能直接影響耐酸混凝土的結構硬度和耐久性。在對不同類別弱酸混凝土的強度要求中都應該十分注重保證耐酸骨料的質量和生產效率，首先要保證耐酸骨料品種優質且具有較高強度，其中以耐火粘土磚和花崗巖為骨料的耐酸混凝土為上選。但水玻璃耐酸混凝土的強度不僅受制于耐酸骨料的質量影響，其它多種因素如養護條件、含水率和骨料品種等也能綜合影響到混凝土的強度。一般來說，在設計中對相關混凝土結構強度都有明確要求，如水玻璃耐酸混凝土的抗壓強度一般為20～40MPa，抗拉強度為2-4MPa。

2.3耐酸性

耐酸性是弱酸混凝土的主體特征。以瀝青耐酸混凝土為例，在對其耐酸性檢測試驗中，要求它對酸的耐蝕能力表現為經酸液浸泡后強度不下降而上升，不能有掉角、起皮、露石等腐蝕跡象發生，要長期內保持結構穩定性，并且浸酸時間越長，強度增長越多。耐酸混凝土對酸的耐蝕能力還表現在越是濃度高的酸對它的侵蝕越小，而濃度越小的酸液對它的侵蝕反倒顯著，這是因為稀酸較濃酸具有更強的滲透力，可滲透到結構內部起破壞作用。例如混凝土在硫酸中浸泡，濃度從5%上升到50%，其強度也隨之從23.7MPR上升到41.4MPa，增長75%。浸酸后的混凝土表面沒有，試樣堅硬完整

2.4耐熱性

瀝青耐酸混凝土與硫黃耐酸混凝土的耐熱性都較差，遇熱主體結構易變形。而當選擇合適的骨料、粉料時如耐火粘土磚和花崗巖等，水玻璃耐酸混凝土并在促凝劑的相關作用下，其最高使用溫度可達到1000℃。并且高溫下強度損失少，熱震穩定性、高溫耐磨和高溫耐腐蝕性能強的特點。可以說，混凝土耐熱性、導熱性都取決于其主體材料結構，如表一所示，為耐酸混凝土的導熱系數表：

表一：耐酸混凝土的導熱系數

單位：w/（m-k）

骨料

石英石

安山巖

輝綠巖

耐火粘土磚

導熱系數W（m·K）

1.719

1.288

1.230

0.928～1.16

3、弱酸混凝土的施工技術（以水玻璃耐酸混凝土的施工工藝為例）

3.1原材料質量控制——耐酸粗細骨料

本文在2.1中簡單介紹了弱酸混凝土對原材料的一些要求，而在具體的施工工藝中，對于其各項材料的要求都十分嚴格，以下以耐酸粗細骨料為例展開分析：

表二：砂子粒子組成

單位：mm"%

篩子尺寸（毫米）

0.15

0.3

1.2

2.5

5

篩余量（%）

95～100

70～95

20～55

10～35

0～10

表三：石子粒子組成

單位：mm"%

篩子尺寸（毫米）

5

10

20～25

篩余量（%）

90～100

30～60

0～5

耐酸骨料是弱酸混凝土的主體結構，能直接影響耐酸混凝土的結構硬度和耐久性;其細骨料結構成分石英砂其純度質量分數應在95%之上，含水率小于1%。并且如上表所示，起初骨料成分物質在通過篩子檢測后，最大粒徑不得超過最小結構尺寸的25%。

3.2配合比例設計

弱酸混凝土個組成原料的配合比例設計，首先要進行試配實驗，即使對原材料耐酸性分析確定的水泥品種、粗骨料和細粉料等進行耐酸混凝土的試配設計，并對實驗中的成品就其耐酸性能、耐腐蝕性能進行測試，并經過不斷的試驗得出弱酸混凝土的最優配合比例，這樣才能使得此比例下生產出的混凝土材料具有較強的抗滲性、抗凍性、抗侵蝕性、耐磨性與抗氣蝕性等耐久性質，從而才能滿足實際工程較高的耐久性、穩定性要求。

3.3攪拌工藝

在攪拌工藝中，首先必須先將氟硅酸鈉、粗細骨料、摻合粉料等按設計比例均勻調和，并且，要嚴格控制原材料比例的誤差情況，然后，再逐漸加入水玻璃濕拌來增加其結構密度。但在此過程中，要十分注意攪拌時間，一般來說在機械攪拌中控制攪拌時間為5分鐘時，此時初凝時間僅12分鐘。但若采用人工攪拌，攪拌時間較短的話，則導致硬化時間很長，甚至會影響到水玻璃混凝土的結構特征，所以攪拌時間的控制是此過程中一個非常關鍵的環節。

3.4澆灌

澆灌水玻璃耐酸混凝土對所使用的模板堅實度要求較高，對比于傳統混凝土材料，其要求模板縫隙更加緊密模板，并且必須方便拆卸和安裝。而在實際模板澆灌過程中不得再添加水玻璃，并要求盡量一次性有效完成，澆灌時間應控制在30min內，并且交友層次性的進行，如當采用振動棒振搗時，搗實高度應控制在200mm內;當采用平板振動器時，則要求分層搗

實高度不應超過100mm。并且在這一過程中為了保證振搗的密實度，具體工作時間應在6分鐘左右。

3.5拆模

首先，必須把握好合理的拆模時間，水玻璃耐酸混凝土的拆模時間應根據在澆灌耐酸混凝土的同時所取制的試塊的抗壓強度來確定。當確定好拆模時間后，應該控制拆模工作在一個合適的溫度下進行，應該不低于15℃，并在具體過程中嚴格細致的按照操作標準工作。如果當拆模后，發現混凝土表面有麻面、裂紋等不良現象產生，應及時處理，如將患處混凝土鑿去并清理干凈，然后薄涂一層水玻璃膠泥，待稍干后，再用水玻璃膠泥砂漿進行修補，這樣才能防止危害擴散。

3.6養護和酸化

在酸化處理過程中需要注意的是，由于水玻璃與氟硅酸鈉的化學反應不充分，實驗中在然存在著未反應的水玻璃，而其會對耐酸混凝土造成危害，如果此時將耐酸混凝土浸入，便有明顯的堿性反應發生。為了防止酸化處理中多余水玻璃的影響，需對混凝土表層進行再次酸化處理。酸化處理應在硬化20天后進行，處理的方法是：每隔8～12h，擦處理液于混凝土表面一次;下次涂擦前，應將混凝土表面析出的白色結晶物清刷干凈，處理次數不少于4次。處理液可用下列幾種之一：濃度為3%\"--35%的硫酸：濃度為15%～25%的鹽酸;濃度為40%的硝酸

3.7安全問題

由于耐酸混凝土施工過程中涉及較多化學材料，如由于氟硅酸鈉就具有毒性，在進行酸化處理時，施工工作人員應佩戴口罩、手套和護目鏡等，以保護自身健康安全;并且在一些工作細節上也要十分注意，如嚴禁將硫酸、硝酸等強酸性物質倒入水中，防止有毒氣體和污染產生;并且在工作前后，相關工作人員都應洗手，并在相關裝備都檢查配置完畢后，才能進行工作。

參考文獻：

[1]徐惠民;談混凝土的腐蝕現象及防治措施[J];安徽建筑;2000年05期

[2]蔡靜;楊友平;;耐酸性混凝土在弱酸性地基中的工程應用[J];重慶建筑;2009年12期

[3]王玉龍，劉延君;鉆孔灌注樁水下混凝土施工質量的控制[J];甘肅科技;2002年08期