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耐酸混凝土

        目前,在建筑工程中常用的耐酸混凝土有水玻璃耐酸混凝土、硫黄耐酸混凝土和沥青耐酸混凝土等。
        1.水玻璃耐酸混凝土
        化工、冶金等工业中的大型设备(贮酸槽、反应塔等)和构筑物的外壳及内衬,常采用水玻璃耐酸混凝土。它的主要组成材料为水玻璃、耐酸粉、耐酸粗细骨料和氟硅酸钠。这是一种能抵抗绝大部分酸类(氟氢酸除外)侵蚀作用的混凝土,特别是对强氧化性的浓酸,如硫酸、硝酸等,有足够的耐酸稳定性,在高温 (1000℃以下)下,水玻璃耐酸混凝土仍具有良好的耐酸性能,并具有较高的机械强度。这种混凝土的材料来源容易,成本低廉,是一种优良的耐酸材料。
        水玻璃耐酸混凝土是防腐蚀领域中的传统材料之一,在我国已有50余年的使用历史,在实践中,积累了丰富的经验。水玻璃耐酸混凝土的性能优良,材源广泛,施工简便,价格低廉,加之毒性较小,施工机具易于清洗,因此,它在化工、冶金、石油、轻工、食品等各工业部门得到广泛应用。
        与沥青、硫黄、聚合物耐酸混凝土相比,水玻璃耐酸混凝土的施工工艺简便,可常温操作,机具易清洗,毒性小,因而在防腐工程中用得最多。
        (1)施工准备
        ①基层要求。耐酸胶泥衬砌块材的基层表面要求平整,以保证砌筑质量。
        ②隔离层要求。凡在水泥砂浆、混凝土或钢基层上作耐酸混凝土衬里者,必须设置隔离层,这是由于耐酸混凝土不耐碱的腐蚀(水泥呈碱性)而钢基层不耐水及氟离子腐蚀的原因。为防止耐酸混凝土由于密实性差及开裂造成的渗漏,设置防酸防渗隔离层也是必要的。隔离层可采用树脂玻璃钢、耐酸橡胶板、沥青油毡、铅板或涂层等。无论采用何种隔离层,均要求搭接缝平整、严密、不渗漏,并与基层有较好的黏结强度。
        ③钢筋要求。水玻璃耐酸混凝土如需设置钢筋,则宜采用焊接网架,如采用绑扎钢筋,应注意铁丝头不得露出混凝土保护层。钢筋的耐酸混凝土保护层应在25mm 以上。为防止渗漏酸液对钢筋的锈蚀,施工前,钢筋应除锈并涂刷耐酸涂层(如环氧、过氯乙烯漆等)作保护。
        (2)搅拌工艺
        ①机械搅拌水玻璃耐酸混凝土时,按配合比先将填料、粗细骨料与氟硅酸钠加入搅拌机内,干拌均匀,然后加入水玻璃湿拌1min以上,直至均匀为止。搅拌时,宜选用强制式搅拌机,搅拌时间4~5min。常用型号为JW-375,J4—375,每次搅拌的混凝土量以不超过150L为宜。
        ②人工搅拌时,先将填料和氟硅酸钠混合,过筛两遍后,加入粗细骨料,放在铁板上干拌混合均匀,然后逐渐加入水玻璃湿拌,湿拌不少于3次,直至均匀,一般在 5~7min内拌制完成。每次拌和量应在30min内用完。
        ③改性水玻璃混凝土配制时,应先将改性材料如糠醇单体或糠酮树脂加水玻璃在小搅拌机内搅拌均匀后,直接按上述程序搅拌。
        若加木钙及水溶性环氧树脂,应先计算出调整水玻璃密度时所需的总加水量,将木钙溶解后,再与水溶性环氧树脂及水玻璃进行搅拌。
        ④拌和好的水玻璃混凝土,严禁加入任何物料,并须在初凝前(一般在加水玻璃起30min内)用完。
        (3)混凝土浇筑
        ①水玻璃类材料不耐碱,在呈碱性的水泥砂浆或混凝土基层上铺设水玻璃混凝土时,应设置油毡、沥青涂料等隔离层。施工时,应先在隔离层或金属基层上涂刷两道稀胶泥(水玻璃:氟硅酸钠:填料=1:0.15:1),两道涂刷之间的间隔时间为6~12h。
      ②浇筑大面积地面工程时,应作分格处理,分格缝内可嵌入聚氯乙烯胶泥或沥青胶泥。  
        ③水玻璃耐酸混凝土终凝时间较长,侧压力大,模板应支撑牢固,拼缝严密,表面平整。当池槽的底板与主壁同时施工时,浇筑时宜设封底模板。模板与混凝土接触面应涂以非碱性矿物油脱模剂,钢筋与预埋件必须除锈刷漆。
        ④拌和好的水玻璃混凝土应立即浇灌。混凝土的坍落度,采用机械振捣时,不大于1.0cm;采用人工振捣时,为1.0一2.0cm。混凝土应分层浇筑,每层厚度应不大于20cm,并在初凝前振捣密实。耐酸贮槽的浇筑应一次完成,并以一次连续浇灌成型不留施工缝为宜,如必须留施工缝时,须在下次浇灌前将施工缝凿毛,清理干净后涂一层同类型的耐酸稀胶泥,稍干后,再继续浇灌。
        ⑤水玻璃耐酸混凝土的捣实主要采用振动成型,见表7—4.
       
        (4)混凝土拆模
        ①混凝土浇筑后,在不同的温度条件下,可以拆模的时间有所不同:在10~15℃时,应不少于5d;在16~20℃时,应不少于3d;在21~30℃时,应不少于2d;在31~35℃时,应不少于1d。
        ②拆模后,如有蜂窝、麻面、裂纹等缺陷,应将该处混凝土凿去并清理干净,然后,薄涂一层水玻璃胶泥,待稍干后,再用水玻璃胶泥砂浆进行修补。
        (5)混凝土养护。耐酸混凝土在成型及养护期间应注意防潮、防冻和防晒。养护温度以15~30℃为宜,一般可采用干热养护,最好有一定湿度,但不允许用蒸汽养护。受冻后的水玻璃,应加热熔化,经过滤后方可使用。
        (6)混凝土酸化处理。耐酸混凝土硬化后,应进行酸化处理。由于在硬化后,混凝土的内部和表面,常残留一些游离水玻璃,如果不进行酸化处理,它遇水易溶解,致使混凝土密实度降低,影响耐酸、耐水的效果。经酸化处理的水玻璃能转变为硅酸凝胶且填充于混凝土的空隙中,增加了密实度和强度,改善了耐酸、耐水性能。同时,也使有害的氧化钠变成盐类析出,减少碱性腐蚀作用。
        2.硫黄耐酸混凝土
        硫黄耐酸混凝土,是将刚熬制好的硫黄胶泥或砂浆灌注于耐酸粗骨料中制成。其特点是结构密实,抗渗、耐水、耐稀酸性能好,硬化快,强度高,施工方便,不需养护,故特别适用于抢修工程。但其收缩性大,耐火性差,较脆,不耐磨。硫黄耐酸混凝土常用于浇筑整体地坪面层、设备基础和池槽等。
        硫黄耐酸混凝土能耐浓硫酸、盐酸及40%的硝酸,当用石墨或硫酸钡作填料时,可耐氢氟酸和氟硅酸,能耐一般铵盐、氯盐、纯机油及醇类溶剂。但不耐浓硝酸和强碱。不适用于温度高于80℃或冷热交替部位、与明火接触部位或受重物冲击部位。
        (1)施工准备  同水玻璃耐酸混凝土。
        (2)混凝土浇筑
        ①浇筑前,先将模板支牢,要求拼缝严密,模板表面刷废机油一遍(施工缝处模板不刷),然后将干燥预热(40~60℃)的粗骨料浮铺在模板内,每层厚度不宜超过400mm,并相隔30~40cm预先埋入直径50mm钢管或废瓷管作浇筑口,口底距碎石层底10~20mm,待粗骨料铺完后,将钢管缓慢抽出,并将预留孔妥加保护,或将瓷管分段埋入作为浇筑孔,浇筑时随时抽出。
        ②浇筑时,将刚熬好的硫黄胶泥或砂浆同时向各预留孔的浇筑孔由下而上连续浇筑,不得中断,直至灌入的硫黄胶泥(或砂浆)上升到距碎石层表面约5mm为止。   
        ③留下的表面层,待胶泥冷缩并凿除收缩孔中的针状物后,用硫黄胶泥或硫黄砂浆找平。
        ④施工应分块进行,每块面积以2~4m2为宜,后一块的浇筑工作必须在前一块浇筑的硫黄胶泥冷缩(约2h)后进行,接槎做成阶梯形。
        ⑤浇筑立面时,垂直缝应互相错开。
        ⑥施工环境温度若低于5℃,施工完后,表面应加覆盖,防止产生裂纹。
        ⑦硫黄耐酸混凝土地面亦可制成预制块,块体底部先浇一层厚约3mm的硫黄胶泥或硫黄砂浆作为预制块的找平层,然后再按铺设块材方法进行施工。铺好的面层应密实,不得有裂纹、气孔、脱皮、起壳、麻面等现象,用2m直尺检查,空隙不应大于6mm。
        (3)安全防护措施  施工中要特别注意安全防护。熬制硫黄胶泥和砂浆时会产生有毒气体,熬制地点应设在下风方向,室内熬制时,锅上应有排气罩。熬制硫黄要严格控制温度,防止着火。发现黄烟应立即撤火降温,局部燃烧时,可撒石英粉灭火,工作人员操作要戴口罩、手套等保护用品。
        3.沥青耐酸混凝土
        沥青耐酸混凝土的特点是整体无缝,有一定弹性,材料来源广,价格低,施工简便,不需养护,冷固后即可使用,能耐中等浓度的无机酸、碱和盐类的腐蚀。缺点是耐热性较差(使用温度不能高于60℃),易老化,强度较低,遇重物易变形,色泽不美观,用于室内影响光线等。
        在防腐工程中,沥青耐酸混凝土多用作基础、地坪的垫层或面层。
        (1)沥青耐酸混凝土的配制  将沥青碎块加热至160~180℃后,搅拌脱水、去渣,使其不再起泡沫,直至沥青升至规定温度时(建筑石油沥青200~230℃,普通石油沥青 250~270℃)为止。当用两种不同软化点的沥青时,应先熔化低软化点的沥青,待其熔融后,再加高软化点的沥青。
        按施工配合比,将预热至140℃左右的干燥粉料和骨料混合均匀,随即将熬制好并升温至200~230℃的沥青逐渐加入,并进行拌和,直至全部粉料和骨料被沥青包匀为止。
        拌和温度:当环境温度在5℃以上时为160~180℃;当环境温度在-10~5℃时为 90~210℃。
        (2)沥青耐酸混凝土施工要点
        ①沥青混凝土摊铺前,在已涂有沥青冷底子油的水泥砂浆或混凝土基层上,先涂一层沥青稀胶泥(沥青:粉料=100:30)。一般情况下,沥青混凝土的摊铺温度为150~160℃,压实后,温度为110℃;当环境温度在0℃以下时,摊铺温度为170~180℃,压实后,温度不低于100℃。摊铺后,应用铁滚压实。为防止铁滚表面黏结,可涂刷防黏液(柴油:水=1:2)。
         ②沥青混凝土应尽量不留施工缝。如工程量大,需留施工缝时,垂直施工缝应留成斜槎,并墩实。继续施工时,应把槎面清理干净,然后覆盖热沥青砂浆或热沥青混凝土进行预热,预热后,将覆盖层除去,涂一层热沥青或沥青稀胶泥后,继续施工。分层施工时,上下层的垂直施工缝要错开,水平施工缝间也应涂一层热沥青或沥青稀胶泥。
        ③细粒式沥青混凝土,每层的压实厚度不宜超过30mm;中粒式沥青混凝土不应超过60mm。虚铺厚度应经试压确定。用平板振动器时,一般为压实厚度的 1.3倍。
        ④沥青混凝土表层如有起鼓、裂缝、脱落等缺陷,可将缺陷处挖除,清理干净后,涂一层热沥青,然后用沥青砂浆或沥青混凝土趁热填补压实。