建、構(gòu)筑物的防腐蝕是建設(shè)工程中一項很重要的工作。它是保證生產(chǎn)正常進行,延長設(shè)備壽命的重要問題之一。水玻璃耐酸混凝土是由水玻璃、氟硅酸鈉、輝綠巖粉、花崗石、石英砂或石英石等原料配制成的一種耐蝕耐磨材料。它具有耐酸性強、設(shè)備整體性好、施工修補方便、原料易取、成本低、抗沖擊性能好等優(yōu)點,現(xiàn)已在化工企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。使用范圍有地坪、酸洗槽、貯酸池、電解槽、結(jié)晶槽、排酸溝、設(shè)備基礎(chǔ)等。廣泛使用這種材料,可以節(jié)約大量不銹鋼、鋁等金屬材料,同時,水玻璃耐酸混凝土作設(shè)備內(nèi)襯的經(jīng)濟效果也是較顯著的。
1 水玻璃耐酸混凝土的性能
1) 耐酸性強。能耐各種濃度的三酸、鉻酸、醋酸(除氫氟酸、熱磷酸、氟硅酸外) 及有機溶劑等介質(zhì)的腐蝕。
2) 機械強度高。抗壓強度達20 MPa 左右。
3) 耐高溫(600 ℃～800 ℃) 和冷熱急變作用。
4) 不耐堿液浸蝕。
2 水玻璃耐酸混凝土的施工準備與操作要求
2. 1 合理選擇配合比
為了提高水玻璃制品的密度,增強抗酸能力,選擇配合比時應(yīng)考慮以下幾條原則：
1) 具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的耐水能力。
2) 有一定的強度,一般在15 MPa～20 MPa 之間。
3) 有一定的和易性,當(dāng)用人工搗固時,混凝土的坍落度不大于20 mm ,機械搗固時,則不能超過10 mm。
注:水的質(zhì)量為清潔的飲用水。
2. 2 基層要求
為了做好耐酸混凝土和膠泥的施工,對基層必須嚴格要求:
1) 基層不得有下沉開縫。
2) 由于水玻璃抗?jié)B性差,為防止地面在長期酸液作用下滲入基層而導(dǎo)致混凝土破壞,必須在普通水泥面上用水泥砂漿找坡,并鋪隔離層(水乳型橡膠瀝青二布二油) 。
2. 3 模板要求
澆筑耐酸混凝土設(shè)備的木模,應(yīng)具有足夠的剛度和穩(wěn)定性,防止在澆筑時起鼓變形,并要求一面刨光涂上機油,以便脫模。
2. 4 鋼筋處理
在耐酸混凝土中所配置的鋼筋必須先清除鐵銹,并涂上過氯乙烯或苯乙烯焦油涂料,以防止酸液滲入腐蝕鋼筋而引起混凝土產(chǎn)生裂縫。然后按位置加以固定,一般耐酸混凝土的保護層厚度不得小于4 cm。
2. 5 施工操作
1) 水玻璃耐酸混凝土在施工前應(yīng)先檢查各種原材料是否符合規(guī)格。所用的粗、細骨料和耐酸粉料在存、堆放期間必須注意切勿使水泥、石灰等堿性材料和稻草、麻袋布、泥土等雜物混入,以免影響耐酸性能。在澆筑前應(yīng)按重量配合比進行少量試樣,觀察其稠度是否適宜,材糭錛蝊料應(yīng)有專人負責(zé)稱量,特別要注意不可遺漏氟硅酸鈉。
2) 水玻璃耐酸混凝土的攪拌宜采用強制式拌合機進行攪拌,其加料順序:粉料+ 氟硅酸鈉+ 砂+ 石子,干拌1 min～1. 5 min ,然后邊拌邊徐徐加入水玻璃混拌1 min～1. 5 min 后,即可出料,在夏季攪拌時間更不宜過長,以免料子發(fā)熱硬化。如采用人工攪拌,應(yīng)先將粉料、氟硅酸鈉、砂子一起拌勻,然后加入石子,干拌不少于3 次,然后將配好的水玻璃邊拌邊加,濕拌不少于3 次。
3) 澆筑耐酸混凝土?xí)r,耐酸槽、池內(nèi)壁鋼筋保護層大于4 cm ,如用人工攪搗,分層搗實高度不宜超過30 cm ,必須細致攪搗,以防止蜂窩麻面產(chǎn)生。如用插入式振動器搗固時,震動器必須慢慢向上提,否則會造成耐酸混凝土內(nèi)部不密實。
4) 在施工過程中,嚴禁任意加水或水玻璃,拌好的混凝土必須在30 min 內(nèi)用完。整個耐酸混凝土設(shè)備宜一次澆成。
5) 耐酸混凝土拆模后,如發(fā)現(xiàn)有蜂窩麻面,應(yīng)立即修補。修補方法,應(yīng)先用稀膠泥涂刷,待干硬后,再用厚膠泥修補抹平(膠泥配方詳見水玻璃耐酸混凝土、稀膠泥、厚膠泥配比表) 。
6) 耐酸混凝土在養(yǎng)護期間嚴禁遇水,也需防止太陽直曬或風(fēng)吹脫水快而產(chǎn)生龜裂。一般養(yǎng)護時間視溫度而主要以耐酸混凝土充分固化為目的。水玻璃耐酸混凝土宜在15 ℃～30 ℃的干燥環(huán)境中施工和養(yǎng)護。10 ℃～20 ℃時,養(yǎng)護時間不少于12 晝夜;21 ℃～30 ℃時,養(yǎng)護時間不少于6 晝夜;21 ℃～35 ℃時,養(yǎng)護時間不少于3 晝夜。
7) 酸化處理:一般情況下水玻璃和氟硅酸鈉的化學(xué)反應(yīng)難以進行完全,反應(yīng)率一般僅達到70 %～80 %左右。在耐酸材料中留有未參加反應(yīng)的游離水玻璃和氟硅酸鈉,以及在硬化過程中產(chǎn)生的可溶性物質(zhì)(氟化鈉) 等。據(jù)測定,經(jīng)過養(yǎng)護后的耐酸混凝土,其孔隙率還達15 %以上。酸化處理,是使未參加反應(yīng)的水玻璃、氟硅酸鈉以及反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氟化鈉通過酸化處理后,酸和水玻璃作用,轉(zhuǎn)化為具有膠凝性能的硅酸凝膠和鹽,填充于混凝土孔隙中,同時,使有害的氟化鈉變成鹽類析出,增強材料抵抗腐蝕介質(zhì)的作用。
3 幾點建議
3. 1 在施工中嚴格控制混凝土及砂漿的水灰比、養(yǎng)護溫度和濕度。水灰比的控制:混凝土拌合物中的含水量若超過水泥石及濕潤混凝土中固體成分所需的水量,就會產(chǎn)生過剩水,一旦機械攪拌作用停止后,即開始分離,這時粗骨料的顆粒在水泥凈漿中沉淀,而水泥顆粒則沉淀在水中,這些過程完成之后,在混凝土的拌合物表面留下一層水。在骨料顆粒的水平表面下面也有一夾層水。在水泥石硬化之后,這些顆粒之間的水夾層就變成所謂的接觸空隙,成為水的遷移和腐蝕性液體進入混凝土的主要通道。在不適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸戎杏不?是影響混凝土抗蝕性的另一原因。在硬化期間,如果缺少水分和溫度過高,就會在水泥石中形成大孔隙結(jié)構(gòu),致使混凝土滲透性增高,而使抗蝕性下降。因此,嚴格控制水灰比,養(yǎng)護溫度和濕度是保證混凝土和砂漿、膠泥質(zhì)量的一個重要因素。
3. 2 水玻璃類材料不耐堿,在呈堿性的基層上使用,堿會與水玻璃、氟硅酸鈉起反應(yīng)使之粘結(jié)力受破壞,在結(jié)合層處形成疏松夾層。使用時要在基層上設(shè)置隔離層,瀝青涂料或環(huán)氧玻璃鋼。但是水玻璃材料與瀝青、環(huán)氧類材料間粘結(jié)力差,因此,施工時需在瀝青層上或未固化的環(huán)氧涂層上均勻稀撒一些熱砂,以增強粘結(jié)力。在隔離層表面先均勻涂刷一遍水玻璃稀膠泥打底,并干燥12 h 以上。水玻璃膠泥和砂漿抹面時不宜太厚,立面每層不大于5 mm ,平面每層不大于10 mm。涂抹應(yīng)按同一方向連續(xù)抹平壓實,在涂抹下一層前,應(yīng)薄涂一層水玻璃稀膠泥,并間隔12 h 以上。
3. 3 采用改性水玻璃,可有效提高水玻璃耐酸混凝土的密實性和抗酸液滲透能力。常用的水玻璃密實劑有:亞甲基二萘磺鈉(NNO) 、六羥樹脂(六甲氧甲基三聚氰胺) 、糠醇和木質(zhì)素磺酸鈣(木鈣) 等。配制改性水玻璃密實性混凝土程序和要求與配制普通水玻璃耐酸混凝土相同。質(zhì)量要求:顯氣孔率不大于50 %;抗?jié)B標號不小于1. 5 MPa ;抗壓強度不小于20 MPa。配制和使用時應(yīng)注意的事項：
1) 材料要準確稱量,配好的改性水玻璃溶液應(yīng)放在密閉容器中,若有沉淀、結(jié)皮、變色等現(xiàn)象不得使用。
2) 改性水玻璃溶液使用前要攪拌均勻。
3) 使用溫度以20 ℃～30 ℃為宜,低于15 ℃時,應(yīng)采取加熱措施。
4) 其他要求同普通水玻璃耐酸混凝土。在水玻璃耐酸混凝土的施工過程中,每個環(huán)節(jié)、每種材料直接影響工程質(zhì)量。只有搞好全過程的全面質(zhì)量管理,才能達到預(yù)期的目的。
1 水玻璃耐酸混凝土的性能
1) 耐酸性強。能耐各種濃度的三酸、鉻酸、醋酸(除氫氟酸、熱磷酸、氟硅酸外) 及有機溶劑等介質(zhì)的腐蝕。
2) 機械強度高。抗壓強度達20 MPa 左右。
3) 耐高溫(600 ℃～800 ℃) 和冷熱急變作用。
4) 不耐堿液浸蝕。
2 水玻璃耐酸混凝土的施工準備與操作要求
2. 1 合理選擇配合比
為了提高水玻璃制品的密度,增強抗酸能力,選擇配合比時應(yīng)考慮以下幾條原則：
1) 具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的耐水能力。
2) 有一定的強度,一般在15 MPa～20 MPa 之間。
3) 有一定的和易性,當(dāng)用人工搗固時,混凝土的坍落度不大于20 mm ,機械搗固時,則不能超過10 mm。
注:水的質(zhì)量為清潔的飲用水。
2. 2 基層要求
為了做好耐酸混凝土和膠泥的施工,對基層必須嚴格要求:
1) 基層不得有下沉開縫。
2) 由于水玻璃抗?jié)B性差,為防止地面在長期酸液作用下滲入基層而導(dǎo)致混凝土破壞,必須在普通水泥面上用水泥砂漿找坡,并鋪隔離層(水乳型橡膠瀝青二布二油) 。
2. 3 模板要求
澆筑耐酸混凝土設(shè)備的木模,應(yīng)具有足夠的剛度和穩(wěn)定性,防止在澆筑時起鼓變形,并要求一面刨光涂上機油,以便脫模。
2. 4 鋼筋處理
在耐酸混凝土中所配置的鋼筋必須先清除鐵銹,并涂上過氯乙烯或苯乙烯焦油涂料,以防止酸液滲入腐蝕鋼筋而引起混凝土產(chǎn)生裂縫。然后按位置加以固定,一般耐酸混凝土的保護層厚度不得小于4 cm。
2. 5 施工操作
1) 水玻璃耐酸混凝土在施工前應(yīng)先檢查各種原材料是否符合規(guī)格。所用的粗、細骨料和耐酸粉料在存、堆放期間必須注意切勿使水泥、石灰等堿性材料和稻草、麻袋布、泥土等雜物混入,以免影響耐酸性能。在澆筑前應(yīng)按重量配合比進行少量試樣,觀察其稠度是否適宜,材糭錛蝊料應(yīng)有專人負責(zé)稱量,特別要注意不可遺漏氟硅酸鈉。
2) 水玻璃耐酸混凝土的攪拌宜采用強制式拌合機進行攪拌,其加料順序:粉料+ 氟硅酸鈉+ 砂+ 石子,干拌1 min～1. 5 min ,然后邊拌邊徐徐加入水玻璃混拌1 min～1. 5 min 后,即可出料,在夏季攪拌時間更不宜過長,以免料子發(fā)熱硬化。如采用人工攪拌,應(yīng)先將粉料、氟硅酸鈉、砂子一起拌勻,然后加入石子,干拌不少于3 次,然后將配好的水玻璃邊拌邊加,濕拌不少于3 次。
3) 澆筑耐酸混凝土?xí)r,耐酸槽、池內(nèi)壁鋼筋保護層大于4 cm ,如用人工攪搗,分層搗實高度不宜超過30 cm ,必須細致攪搗,以防止蜂窩麻面產(chǎn)生。如用插入式振動器搗固時,震動器必須慢慢向上提,否則會造成耐酸混凝土內(nèi)部不密實。
4) 在施工過程中,嚴禁任意加水或水玻璃,拌好的混凝土必須在30 min 內(nèi)用完。整個耐酸混凝土設(shè)備宜一次澆成。
5) 耐酸混凝土拆模后,如發(fā)現(xiàn)有蜂窩麻面,應(yīng)立即修補。修補方法,應(yīng)先用稀膠泥涂刷,待干硬后,再用厚膠泥修補抹平(膠泥配方詳見水玻璃耐酸混凝土、稀膠泥、厚膠泥配比表) 。
6) 耐酸混凝土在養(yǎng)護期間嚴禁遇水,也需防止太陽直曬或風(fēng)吹脫水快而產(chǎn)生龜裂。一般養(yǎng)護時間視溫度而主要以耐酸混凝土充分固化為目的。水玻璃耐酸混凝土宜在15 ℃～30 ℃的干燥環(huán)境中施工和養(yǎng)護。10 ℃～20 ℃時,養(yǎng)護時間不少于12 晝夜;21 ℃～30 ℃時,養(yǎng)護時間不少于6 晝夜;21 ℃～35 ℃時,養(yǎng)護時間不少于3 晝夜。
7) 酸化處理:一般情況下水玻璃和氟硅酸鈉的化學(xué)反應(yīng)難以進行完全,反應(yīng)率一般僅達到70 %～80 %左右。在耐酸材料中留有未參加反應(yīng)的游離水玻璃和氟硅酸鈉,以及在硬化過程中產(chǎn)生的可溶性物質(zhì)(氟化鈉) 等。據(jù)測定,經(jīng)過養(yǎng)護后的耐酸混凝土,其孔隙率還達15 %以上。酸化處理,是使未參加反應(yīng)的水玻璃、氟硅酸鈉以及反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氟化鈉通過酸化處理后,酸和水玻璃作用,轉(zhuǎn)化為具有膠凝性能的硅酸凝膠和鹽,填充于混凝土孔隙中,同時,使有害的氟化鈉變成鹽類析出,增強材料抵抗腐蝕介質(zhì)的作用。
3 幾點建議
3. 1 在施工中嚴格控制混凝土及砂漿的水灰比、養(yǎng)護溫度和濕度。水灰比的控制:混凝土拌合物中的含水量若超過水泥石及濕潤混凝土中固體成分所需的水量,就會產(chǎn)生過剩水,一旦機械攪拌作用停止后,即開始分離,這時粗骨料的顆粒在水泥凈漿中沉淀,而水泥顆粒則沉淀在水中,這些過程完成之后,在混凝土的拌合物表面留下一層水。在骨料顆粒的水平表面下面也有一夾層水。在水泥石硬化之后,這些顆粒之間的水夾層就變成所謂的接觸空隙,成為水的遷移和腐蝕性液體進入混凝土的主要通道。在不適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸戎杏不?是影響混凝土抗蝕性的另一原因。在硬化期間,如果缺少水分和溫度過高,就會在水泥石中形成大孔隙結(jié)構(gòu),致使混凝土滲透性增高,而使抗蝕性下降。因此,嚴格控制水灰比,養(yǎng)護溫度和濕度是保證混凝土和砂漿、膠泥質(zhì)量的一個重要因素。
3. 2 水玻璃類材料不耐堿,在呈堿性的基層上使用,堿會與水玻璃、氟硅酸鈉起反應(yīng)使之粘結(jié)力受破壞,在結(jié)合層處形成疏松夾層。使用時要在基層上設(shè)置隔離層,瀝青涂料或環(huán)氧玻璃鋼。但是水玻璃材料與瀝青、環(huán)氧類材料間粘結(jié)力差,因此,施工時需在瀝青層上或未固化的環(huán)氧涂層上均勻稀撒一些熱砂,以增強粘結(jié)力。在隔離層表面先均勻涂刷一遍水玻璃稀膠泥打底,并干燥12 h 以上。水玻璃膠泥和砂漿抹面時不宜太厚,立面每層不大于5 mm ,平面每層不大于10 mm。涂抹應(yīng)按同一方向連續(xù)抹平壓實,在涂抹下一層前,應(yīng)薄涂一層水玻璃稀膠泥,并間隔12 h 以上。
3. 3 采用改性水玻璃,可有效提高水玻璃耐酸混凝土的密實性和抗酸液滲透能力。常用的水玻璃密實劑有:亞甲基二萘磺鈉(NNO) 、六羥樹脂(六甲氧甲基三聚氰胺) 、糠醇和木質(zhì)素磺酸鈣(木鈣) 等。配制改性水玻璃密實性混凝土程序和要求與配制普通水玻璃耐酸混凝土相同。質(zhì)量要求:顯氣孔率不大于50 %;抗?jié)B標號不小于1. 5 MPa ;抗壓強度不小于20 MPa。配制和使用時應(yīng)注意的事項：
1) 材料要準確稱量,配好的改性水玻璃溶液應(yīng)放在密閉容器中,若有沉淀、結(jié)皮、變色等現(xiàn)象不得使用。
2) 改性水玻璃溶液使用前要攪拌均勻。
3) 使用溫度以20 ℃～30 ℃為宜,低于15 ℃時,應(yīng)采取加熱措施。
4) 其他要求同普通水玻璃耐酸混凝土。在水玻璃耐酸混凝土的施工過程中,每個環(huán)節(jié)、每種材料直接影響工程質(zhì)量。只有搞好全過程的全面質(zhì)量管理,才能達到預(yù)期的目的。
