弱酸混凝土的施工技術(shù)

摘要：本文旨在從弱酸混凝土的特性和運(yùn)用方向入手，簡(jiǎn)單介紹在實(shí)際工程中對(duì)于弱酸混凝土耐久性的相關(guān)要求，并探討弱酸混凝土的具體施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：弱酸混凝土;特性;施工技術(shù)

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于造價(jià)較低，且兼具鋼筋和混凝土的結(jié)構(gòu)特征;但其在實(shí)際工程中往往不能保證在設(shè)計(jì)預(yù)期年限中仍然能具有較高的穩(wěn)定性，即使在混凝土的堿性保護(hù)下也很容易發(fā)生銹蝕。這是由于在混凝土在外界綜合因素包含物理、化學(xué)、生物等方面的元素影響下，降低了其結(jié)構(gòu)耐久性，從而部分失去對(duì)其內(nèi)部鋼筋的保護(hù)作用，而鋼筋易被腐蝕，往往會(huì)使混凝土構(gòu)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(jié)構(gòu)硬度，還具有較強(qiáng)的抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、耐磨性與抗氣蝕性等耐久性質(zhì)，能有效的抵抗如地下水、氧氣和微生物等外部因子對(duì)鋼筋的銹蝕作用。

1、弱酸混凝土的特性和運(yùn)用方向

1.1水玻璃耐酸混凝土

水玻璃耐酸混凝土是我國(guó)較早使用并研究的傳統(tǒng)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(xì)骨料等原料組成，具有足夠的耐酸穩(wěn)定性、耐熱性和結(jié)構(gòu)硬度，能抵抗絕大部分酸類(lèi)的腐蝕，并且原料取用方便、施工工藝較為簡(jiǎn)單，主要運(yùn)用在石油、化工、冶金、輕工、食品等行業(yè)。

1.2硫黃耐酸混凝土

硫黃耐酸混凝土具有良好的結(jié)構(gòu)硬度以及耐久性，并且硫黃耐酸混凝土耐酸性較強(qiáng)，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(yīng)高溫工作環(huán)境。在實(shí)際工程中，硫黃耐酸混凝土常用于澆筑整體地坪面層、設(shè)備基礎(chǔ)和池槽等，并且由于其施工硬化快，強(qiáng)度高的特點(diǎn)，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(cuò)的結(jié)構(gòu)硬度和耐久性，結(jié)構(gòu)密度大，能耐中等濃度的無(wú)機(jī)酸、堿和鹽類(lèi)的腐蝕;并且瀝青耐酸混凝土的材料較易得到、價(jià)格清潔便宜并且施工簡(jiǎn)便，不需養(yǎng)護(hù)，可常溫操作，所以廣泛運(yùn)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(jié)構(gòu)易變形。

2、弱酸混凝土的耐久性要求

2.1對(duì)于原材料的要求

典型的弱酸混凝土是以水玻璃為膠結(jié)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(yōu)良的耐酸及耐熱性能，它能耐除了氫氟酸、熱磷酸和高級(jí)脂肪酸外幾乎所有的無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸及酸性氣體的侵蝕。而為了保證弱酸混凝土的結(jié)構(gòu)要性，需要對(duì)原材料進(jìn)行一定程度上的耐酸性檢測(cè)工作，如對(duì)粗骨料、水泥膠砂為水泥和細(xì)骨料的拌合物進(jìn)行浸酸試驗(yàn)，而為了進(jìn)一步保證水泥膠砂的穩(wěn)定性，通常采用摻入適量細(xì)砂粉來(lái)進(jìn)行耐腐蝕性實(shí)驗(yàn)的方法。而其中對(duì)于原材料都有科學(xué)、合理的各項(xiàng)質(zhì)量數(shù)據(jù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)在95%之上，含水率小于1%，而由于其細(xì)度越小越能促使硬化反應(yīng)完全，一般嚴(yán)格要求氟硅酸鈉細(xì)度小于0.147mm，并且氟硅酸鈉采用專(zhuān)業(yè)措施存放過(guò)程以防止受潮結(jié)塊。

2.2強(qiáng)度要求

耐酸骨料主要由人造耐酸石材或天然耐酸巖石構(gòu)建，是弱酸混凝土的主體結(jié)構(gòu)，能直接影響耐酸混凝土的結(jié)構(gòu)硬度和耐久性。在對(duì)不同類(lèi)別弱酸混凝土的強(qiáng)度要求中都應(yīng)該十分注重保證耐酸骨料的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，首先要保證耐酸骨料品種優(yōu)質(zhì)且具有較高強(qiáng)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(qiáng)度不僅受制于耐酸骨料的質(zhì)量影響，其它多種因素如養(yǎng)護(hù)條件、含水率和骨料品種等也能綜合影響到混凝土的強(qiáng)度。一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)中對(duì)相關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都有明確要求，如水玻璃耐酸混凝土的抗壓強(qiáng)度一般為20～40MPa，抗拉強(qiáng)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(duì)其耐酸性檢測(cè)試驗(yàn)中，要求它對(duì)酸的耐蝕能力表現(xiàn)為經(jīng)酸液浸泡后強(qiáng)度不下降而上升，不能有掉角、起皮、露石等腐蝕跡象發(fā)生，要長(zhǎng)期內(nèi)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且浸酸時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度增長(zhǎng)越多。耐酸混凝土對(duì)酸的耐蝕能力還表現(xiàn)在越是濃度高的酸對(duì)它的侵蝕越小，而濃度越小的酸液對(duì)它的侵蝕反倒顯著，這是因?yàn)橄∷彷^濃酸具有更強(qiáng)的滲透力，可滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)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(qiáng)度也隨之從23.7MPR上升到41.4MPa，增長(zhǎng)75%。浸酸后的混凝土表面沒(méi)有，試樣堅(jiān)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(jié)構(gòu)易變形。而當(dāng)選擇合適的骨料、粉料時(shí)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(guān)作用下，其最高使用溫度可達(dá)到1000℃。并且高溫下強(qiáng)度損失少，熱震穩(wěn)定性、高溫耐磨和高溫耐腐蝕性能強(qiáng)的特點(diǎn)?？梢哉f(shuō)，混凝土耐熱性、導(dǎo)熱性都取決于其主體材料結(jié)構(gòu)，如表一所示，為耐酸混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)表：

表一：耐酸混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)

單位：w/（m-k）

骨料

石英石

安山巖

輝綠巖

耐火粘土磚

導(dǎo)熱系數(shù)W（m·K）

1.719

1.288

1.230

0.928～1.16

3、弱酸混凝土的施工技術(shù)（以水玻璃耐酸混凝土的施工工藝為例）

3.1原材料質(zhì)量控制——耐酸粗細(xì)骨料

本文在2.1中簡(jiǎn)單介紹了弱酸混凝土對(duì)原材料的一些要求，而在具體的施工工藝中，對(duì)于其各項(xiàng)材料的要求都十分嚴(yán)格，以下以耐酸粗細(xì)骨料為例展開(kāi)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(jié)構(gòu)，能直接影響耐酸混凝土的結(jié)構(gòu)硬度和耐久性;其細(xì)骨料結(jié)構(gòu)成分石英砂其純度質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)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(zhì)在通過(guò)篩子檢測(cè)后，最大粒徑不得超過(guò)最小結(jié)構(gòu)尺寸的25%。

3.2配合比例設(shè)計(jì)

弱酸混凝土個(gè)組成原料的配合比例設(shè)計(jì)，首先要進(jìn)行試配實(shí)驗(yàn)，即使對(duì)原材料耐酸性分析確定的水泥品種、粗骨料和細(xì)粉料等進(jìn)行耐酸混凝土的試配設(shè)計(jì)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中的成品就其耐酸性能、耐腐蝕性能進(jìn)行測(cè)試，并經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)得出弱酸混凝土的最優(yōu)配合比例，這樣才能使得此比例下生產(chǎn)出的混凝土材料具有較強(qiáng)的抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、耐磨性與抗氣蝕性等耐久性質(zhì)，從而才能滿(mǎn)足實(shí)際工程較高的耐久性、穩(wěn)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(xì)骨料、摻合粉料等按設(shè)計(jì)比例均勻調(diào)和，并且，要嚴(yán)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(lái)增加其結(jié)構(gòu)密度。但在此過(guò)程中，要十分注意攪拌時(shí)間，一般來(lái)說(shuō)在機(jī)械攪拌中控制攪拌時(shí)間為5分鐘時(shí)，此時(shí)初凝時(shí)間僅12分鐘。但若采用人工攪拌，攪拌時(shí)間較短的話(huà)，則導(dǎo)致硬化時(shí)間很長(zhǎng)，甚至?xí)绊懙剿ＡЩ炷恋慕Y(jié)構(gòu)特征，所以攪拌時(shí)間的控制是此過(guò)程中一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

3.4澆灌

澆灌水玻璃耐酸混凝土對(duì)所使用的模板堅(jiān)實(shí)度要求較高，對(duì)比于傳統(tǒng)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(shí)際模板澆灌過(guò)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(shí)間應(yīng)控制在30min內(nèi)，并且交友層次性的進(jìn)行，如當(dāng)采用振動(dòng)棒振搗時(shí)，搗實(shí)高度應(yīng)控制在200mm內(nèi);當(dāng)采用平板振動(dòng)器時(shí)，則要求分層搗

實(shí)高度不應(yīng)超過(guò)100mm。并且在這一過(guò)程中為了保證振搗的密實(shí)度，具體工作時(shí)間應(yīng)在6分鐘左右。

3.5拆模

首先，必須把握好合理的拆模時(shí)間，水玻璃耐酸混凝土的拆模時(shí)間應(yīng)根據(jù)在澆灌耐酸混凝土的同時(shí)所取制的試塊的抗壓強(qiáng)度來(lái)確定。當(dāng)確定好拆模時(shí)間后，應(yīng)該控制拆模工作在一個(gè)合適的溫度下進(jìn)行，應(yīng)該不低于15℃，并在具體過(guò)程中嚴(yán)格細(xì)致的按照操作標(biāo)準(zhǔn)工作。如果當(dāng)拆模后，發(fā)現(xiàn)混凝土表面有麻面、裂紋等不良現(xiàn)象產(chǎn)生，應(yīng)及時(shí)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(jìn)行修補(bǔ)，這樣才能防止危害擴(kuò)散。

3.6養(yǎng)護(hù)和酸化

在酸化處理過(guò)程中需要注意的是，由于水玻璃與氟硅酸鈉的化學(xué)反應(yīng)不充分，實(shí)驗(yàn)中在然存在著未反應(yīng)的水玻璃，而其會(huì)對(duì)耐酸混凝土造成危害，如果此時(shí)將耐酸混凝土浸入，便有明顯的堿性反應(yīng)發(fā)生。為了防止酸化處理中多余水玻璃的影響，需對(duì)混凝土表層進(jìn)行再次酸化處理。酸化處理應(yīng)在硬化20天后進(jìn)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(yīng)將混凝土表面析出的白色結(jié)晶物清刷干凈，處理次數(shù)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(wèn)題

由于耐酸混凝土施工過(guò)程中涉及較多化學(xué)材料，如由于氟硅酸鈉就具有毒性，在進(jìn)行酸化處理時(shí)，施工工作人員應(yīng)佩戴口罩、手套和護(hù)目鏡等，以保護(hù)自身健康安全;并且在一些工作細(xì)節(jié)上也要十分注意，如嚴(yán)禁將硫酸、硝酸等強(qiáng)酸性物質(zhì)倒入水中，防止有毒氣體和污染產(chǎn)生;并且在工作前后，相關(guān)工作人員都應(yīng)洗手，并在相關(guān)裝備都檢查配置完畢后，才能進(jìn)行工作。

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