论文部分内容阅读
摘要：本文旨在从弱酸混凝土的特性和运用方向入手，简单介绍在实际工程中对于弱酸混凝土耐久性的相关要求，并探讨弱酸混凝土的具体施工技术。
关键词：弱酸混凝土;特性;施工技术
传统的钢筋混凝土结构的优势在于造价较低，且兼具钢筋和混凝土的结构特征;但其在实际工程中往往不能保证在设计预期年限中仍然能具有较高的稳定性，即使在混凝土的碱性保护下也很容易发生锈蚀。这是由于在混凝土在外界综合因素包含物理、化学、生物等方面的元素影响下，降低了其结构耐久性，从而部分失去对其内部钢筋的保护作用，而钢筋易被腐蚀，往往会使混凝土构件的承载能力和使用性能大幅度下降。而相比于钢筋混凝土材料，弱酸混凝土不仅具有良好的结构硬度，还具有较强的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、耐磨性与抗气蚀性等耐久性质，能有效的抵抗如地下水、氧气和微生物等外部因子对钢筋的锈蚀作用。
1、弱酸混凝土的特性和运用方向
1.1水玻璃耐酸混凝土
水玻璃耐酸混凝土是我国较早使用并研究的传统防腐耐酸材料，其主要由水玻璃、氟硅酸钠、耐酸粉料、耐酸粗细骨料等原料组成，具有足够的耐酸稳定性、耐热性和结构硬度，能抵抗绝大部分酸类的腐蚀，并且原料取用方便、施工工艺较为简单，主要运用在石油、化工、冶金、轻工、食品等行业。
1.2硫黄耐酸混凝土
硫黄耐酸混凝土具有良好的结构硬度以及耐久性，并且硫黄耐酸混凝土耐酸性较强，能抵御浓硫酸、盐酸及40%的硝酸，但其耐火性差，较脆，不耐磨，不能适应高温工作环境。在实际工程中，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，并且由于其施工硬化快，强度高的特点，在抢修工程使用很多。
1.3沥青耐酸混凝土
沥青耐酸混凝土同样具有不错的结构硬度和耐久性，结构密度大，能耐中等浓度的无机酸、碱和盐类的腐蚀;并且沥青耐酸混凝土的材料较易得到、价格清洁便宜并且施工简便，不需养护，可常温操作，所以广泛运用在防腐工程中。但与硫黄耐酸混凝土相似的是，其耐热性也较差，遇热主体结构易变形。
2、弱酸混凝土的耐久性要求
2.1对于原材料的要求
典型的弱酸混凝土是以水玻璃为胶结剂，加入耐酸骨料、固化剂、外加剂按一定比例配制而成。水玻璃耐酸混凝土具有优良的耐酸及耐热性能，它能耐除了氢氟酸、热磷酸和高级脂肪酸外几乎所有的无机酸、有机酸及酸性气体的侵蚀。而为了保证弱酸混凝土的结构要性，需要对原材料进行一定程度上的耐酸性检测工作，如对粗骨料、水泥胶砂为水泥和细骨料的拌合物进行浸酸试验，而为了进一步保证水泥胶砂的稳定性，通常采用掺入适量细砂粉来进行耐腐蚀性实验的方法。而其中对于原材料都有科学、合理的各项质量数据要求，如水玻璃酸混凝土中使用的氟硅酸钠就要求其纯度质量分数应在95%之上，含水率小于1%，而由于其细度越小越能促使硬化反应完全，一般严格要求氟硅酸钠细度小于0.147mm，并且氟硅酸钠采用专业措施存放过程以防止受潮结块。
2.2强度要求
耐酸骨料主要由人造耐酸石材或天然耐酸岩石构建，是弱酸混凝土的主体结构，能直接影响耐酸混凝土的结构硬度和耐久性。在对不同类别弱酸混凝土的强度要求中都应该十分注重保证耐酸骨料的质量和生产效率，首先要保证耐酸骨料品种优质且具有较高强度，其中以耐火粘土砖和花岗岩为骨料的耐酸混凝土为上选。但水玻璃耐酸混凝土的强度不仅受制于耐酸骨料的质量影响，其它多种因素如养护条件、含水率和骨料品种等也能综合影响到混凝土的强度。一般来说，在设计中对相关混凝土结构强度都有明确要求，如水玻璃耐酸混凝土的抗压强度一般为20～40MPa，抗拉强度为2-4MPa。
2.3耐酸性
耐酸性是弱酸混凝土的主体特征。以沥青耐酸混凝土为例，在对其耐酸性检测试验中，要求它对酸的耐蚀能力表现为经酸液浸泡后强度不下降而上升，不能有掉角、起皮、露石等腐蚀迹象发生，要长期内保持结构稳定性，并且浸酸时间越长，强度增长越多。耐酸混凝土对酸的耐蚀能力还表现在越是浓度高的酸对它的侵蚀越小，而浓度越小的酸液对它的侵蚀反倒显著，这是因为稀酸较浓酸具有更强的渗透力，可渗透到结构内部起破坏作用。例如混凝土在硫酸中浸泡，浓度从5%上升到50%，其强度也随之从23.7MPR上升到41.4MPa，增长75%。浸酸后的混凝土表面没有，试样坚硬完整
2.4耐热性
沥青耐酸混凝土与硫黄耐酸混凝土的耐热性都较差，遇热主体结构易变形。而当选择合适的骨料、粉料时如耐火粘土砖和花岗岩等，水玻璃耐酸混凝土并在促凝剂的相关作用下，其最高使用温度可达到1000℃。并且高温下强度损失少，热震稳定性、高温耐磨和高温耐腐蚀性能强的特点。可以说，混凝土耐热性、导热性都取决于其主体材料结构，如表一所示，为耐酸混凝土的导热系数表：
表一：耐酸混凝土的导热系数
单位：w/（m-k）
骨料
石英石
安山岩
辉绿岩
耐火粘土砖
導热系数W（m·K）
1.719
1.288
1.230
0.928～1.16
3、弱酸混凝土的施工技术（以水玻璃耐酸混凝土的施工工艺为例）
3.1原材料质量控制——耐酸粗细骨料
本文在2.1中简单介绍了弱酸混凝土对原材料的一些要求，而在具体的施工工艺中，对于其各项材料的要求都十分严格，以下以耐酸粗细骨料为例展开分析：
表二：砂子粒子组成
单位：mm %
筛子尺寸（毫米）
0.15
0.3
1.2
2.5 5
筛余量（%）
95～100
70～95
20～55
10～35
0～10
表三：石子粒子组成
单位：mm %
筛子尺寸（毫米）
5
10
20～25
筛余量（%）
90～100
30～60
0～5
耐酸骨料是弱酸混凝土的主体结构，能直接影响耐酸混凝土的结构硬度和耐久性;其细骨料结构成分石英砂其纯度质量分数应在95%之上，含水率小于1%。并且如上表所示，起初骨料成分物质在通过筛子检测后，最大粒径不得超过最小结构尺寸的25%。
3.2配合比例设计
弱酸混凝土个组成原料的配合比例设计，首先要进行试配实验，即使对原材料耐酸性分析确定的水泥品种、粗骨料和细粉料等进行耐酸混凝土的试配设计，并对实验中的成品就其耐酸性能、耐腐蚀性能进行测试，并经过不断的试验得出弱酸混凝土的最优配合比例，这样才能使得此比例下生产出的混凝土材料具有较强的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、耐磨性与抗气蚀性等耐久性质，从而才能满足实际工程较高的耐久性、稳定性要求。
3.3搅拌工艺
在搅拌工艺中，首先必须先将氟硅酸钠、粗细骨料、掺合粉料等按设计比例均匀调和，并且，要严格控制原材料比例的误差情况，然后，再逐渐加入水玻璃湿拌来增加其结构密度。但在此过程中，要十分注意搅拌时间，一般来说在机械搅拌中控制搅拌时间为5分钟时，此时初凝时间仅12分钟。但若采用人工搅拌，搅拌时间较短的话，则导致硬化时间很长，甚至会影响到水玻璃混凝土的结构特征，所以搅拌时间的控制是此过程中一个非常关键的环节。
3.4浇灌
浇灌水玻璃耐酸混凝土对所使用的模板坚实度要求较高，对比于传统混凝土材料，其要求模板缝隙更加紧密模板，并且必须方便拆卸和安装。而在实际模板浇灌过程中不得再添加水玻璃，并要求尽量一次性有效完成，浇灌时间应控制在30min内，并且交友层次性的进行，如当采用振动棒振捣时，捣实高度应控制在200mm内;当采用平板振动器时，则要求分层捣
实高度不应超过100mm。并且在这一过程中为了保证振捣的密实度，具体工作时间应在6分钟左右。
3.5拆模
首先，必须把握好合理的拆模时间，水玻璃耐酸混凝土的拆模时间应根据在浇灌耐酸混凝土的同时所取制的试块的抗压强度来确定。当确定好拆模时间后，应该控制拆模工作在一个合适的温度下进行，应该不低于15℃，并在具体过程中严格细致的按照操作标准工作。如果当拆模后，发现混凝土表面有麻面、裂纹等不良现象产生，应及时处理，如将患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，这样才能防止危害扩散。
3.6养护和酸化
在酸化处理过程中需要注意的是，由于水玻璃与氟硅酸钠的化学反应不充分，实验中在然存在着未反应的水玻璃，而其会对耐酸混凝土造成危害，如果此时将耐酸混凝土浸入，便有明显的碱性反应发生。为了防止酸化处理中多余水玻璃的影响，需对混凝土表层进行再次酸化处理。酸化处理应在硬化20天后进行，处理的方法是：每隔8～12h，擦处理液于混凝土表面一次;下次涂擦前，应将混凝土表面析出的白色结晶物清刷干净，处理次数不少于4次。处理液可用下列几种之一：浓度为3%"--35%的硫酸：浓度为15%～25%的盐酸;浓度为40%的硝酸
3.7安全问题
由于耐酸混凝土施工过程中涉及较多化学材料，如由于氟硅酸钠就具有毒性，在进行酸化处理时，施工工作人员应佩戴口罩、手套和护目镜等，以保护自身健康安全;并且在一些工作细节上也要十分注意，如嚴禁将硫酸、硝酸等强酸性物质倒入水中，防止有毒气体和污染产生;并且在工作前后，相关工作人员都应洗手，并在相关装备都检查配置完毕后，才能进行工作。
参考文献：
[1]徐惠民;谈混凝土的腐蚀现象及防治措施[J];安徽建筑;2000年05期
[2]蔡静;杨友平;;耐酸性混凝土在弱酸性地基中的工程应用[J];重庆建筑;2009年12期
[3]王玉龙，刘延君;钻孔灌注桩水下混凝土施工质量的控制[J];甘肃科技;2002年08期
关键词：弱酸混凝土;特性;施工技术
传统的钢筋混凝土结构的优势在于造价较低，且兼具钢筋和混凝土的结构特征;但其在实际工程中往往不能保证在设计预期年限中仍然能具有较高的稳定性，即使在混凝土的碱性保护下也很容易发生锈蚀。这是由于在混凝土在外界综合因素包含物理、化学、生物等方面的元素影响下，降低了其结构耐久性，从而部分失去对其内部钢筋的保护作用，而钢筋易被腐蚀，往往会使混凝土构件的承载能力和使用性能大幅度下降。而相比于钢筋混凝土材料，弱酸混凝土不仅具有良好的结构硬度，还具有较强的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、耐磨性与抗气蚀性等耐久性质，能有效的抵抗如地下水、氧气和微生物等外部因子对钢筋的锈蚀作用。
1、弱酸混凝土的特性和运用方向
1.1水玻璃耐酸混凝土
水玻璃耐酸混凝土是我国较早使用并研究的传统防腐耐酸材料，其主要由水玻璃、氟硅酸钠、耐酸粉料、耐酸粗细骨料等原料组成，具有足够的耐酸稳定性、耐热性和结构硬度，能抵抗绝大部分酸类的腐蚀，并且原料取用方便、施工工艺较为简单，主要运用在石油、化工、冶金、轻工、食品等行业。
1.2硫黄耐酸混凝土
硫黄耐酸混凝土具有良好的结构硬度以及耐久性，并且硫黄耐酸混凝土耐酸性较强，能抵御浓硫酸、盐酸及40%的硝酸，但其耐火性差，较脆，不耐磨，不能适应高温工作环境。在实际工程中，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，并且由于其施工硬化快，强度高的特点，在抢修工程使用很多。
1.3沥青耐酸混凝土
沥青耐酸混凝土同样具有不错的结构硬度和耐久性，结构密度大，能耐中等浓度的无机酸、碱和盐类的腐蚀;并且沥青耐酸混凝土的材料较易得到、价格清洁便宜并且施工简便，不需养护，可常温操作，所以广泛运用在防腐工程中。但与硫黄耐酸混凝土相似的是，其耐热性也较差，遇热主体结构易变形。
2、弱酸混凝土的耐久性要求
2.1对于原材料的要求
典型的弱酸混凝土是以水玻璃为胶结剂，加入耐酸骨料、固化剂、外加剂按一定比例配制而成。水玻璃耐酸混凝土具有优良的耐酸及耐热性能，它能耐除了氢氟酸、热磷酸和高级脂肪酸外几乎所有的无机酸、有机酸及酸性气体的侵蚀。而为了保证弱酸混凝土的结构要性，需要对原材料进行一定程度上的耐酸性检测工作，如对粗骨料、水泥胶砂为水泥和细骨料的拌合物进行浸酸试验，而为了进一步保证水泥胶砂的稳定性，通常采用掺入适量细砂粉来进行耐腐蚀性实验的方法。而其中对于原材料都有科学、合理的各项质量数据要求，如水玻璃酸混凝土中使用的氟硅酸钠就要求其纯度质量分数应在95%之上，含水率小于1%，而由于其细度越小越能促使硬化反应完全，一般严格要求氟硅酸钠细度小于0.147mm，并且氟硅酸钠采用专业措施存放过程以防止受潮结块。
2.2强度要求
耐酸骨料主要由人造耐酸石材或天然耐酸岩石构建，是弱酸混凝土的主体结构，能直接影响耐酸混凝土的结构硬度和耐久性。在对不同类别弱酸混凝土的强度要求中都应该十分注重保证耐酸骨料的质量和生产效率，首先要保证耐酸骨料品种优质且具有较高强度，其中以耐火粘土砖和花岗岩为骨料的耐酸混凝土为上选。但水玻璃耐酸混凝土的强度不仅受制于耐酸骨料的质量影响，其它多种因素如养护条件、含水率和骨料品种等也能综合影响到混凝土的强度。一般来说，在设计中对相关混凝土结构强度都有明确要求，如水玻璃耐酸混凝土的抗压强度一般为20～40MPa，抗拉强度为2-4MPa。
2.3耐酸性
耐酸性是弱酸混凝土的主体特征。以沥青耐酸混凝土为例，在对其耐酸性检测试验中，要求它对酸的耐蚀能力表现为经酸液浸泡后强度不下降而上升，不能有掉角、起皮、露石等腐蚀迹象发生，要长期内保持结构稳定性，并且浸酸时间越长，强度增长越多。耐酸混凝土对酸的耐蚀能力还表现在越是浓度高的酸对它的侵蚀越小，而浓度越小的酸液对它的侵蚀反倒显著，这是因为稀酸较浓酸具有更强的渗透力，可渗透到结构内部起破坏作用。例如混凝土在硫酸中浸泡，浓度从5%上升到50%，其强度也随之从23.7MPR上升到41.4MPa，增长75%。浸酸后的混凝土表面没有，试样坚硬完整
2.4耐热性
沥青耐酸混凝土与硫黄耐酸混凝土的耐热性都较差，遇热主体结构易变形。而当选择合适的骨料、粉料时如耐火粘土砖和花岗岩等，水玻璃耐酸混凝土并在促凝剂的相关作用下，其最高使用温度可达到1000℃。并且高温下强度损失少，热震稳定性、高温耐磨和高温耐腐蚀性能强的特点。可以说，混凝土耐热性、导热性都取决于其主体材料结构，如表一所示，为耐酸混凝土的导热系数表：
表一：耐酸混凝土的导热系数
单位：w/（m-k）
骨料
石英石
安山岩
辉绿岩
耐火粘土砖
導热系数W（m·K）
1.719
1.288
1.230
0.928～1.16
3、弱酸混凝土的施工技术（以水玻璃耐酸混凝土的施工工艺为例）
3.1原材料质量控制——耐酸粗细骨料
本文在2.1中简单介绍了弱酸混凝土对原材料的一些要求，而在具体的施工工艺中，对于其各项材料的要求都十分严格，以下以耐酸粗细骨料为例展开分析：
表二：砂子粒子组成
单位：mm %
筛子尺寸（毫米）
0.15
0.3
1.2
2.5 5
筛余量（%）
95～100
70～95
20～55
10～35
0～10
表三：石子粒子组成
单位：mm %
筛子尺寸（毫米）
5
10
20～25
筛余量（%）
90～100
30～60
0～5
耐酸骨料是弱酸混凝土的主体结构，能直接影响耐酸混凝土的结构硬度和耐久性;其细骨料结构成分石英砂其纯度质量分数应在95%之上，含水率小于1%。并且如上表所示，起初骨料成分物质在通过筛子检测后，最大粒径不得超过最小结构尺寸的25%。
3.2配合比例设计
弱酸混凝土个组成原料的配合比例设计，首先要进行试配实验，即使对原材料耐酸性分析确定的水泥品种、粗骨料和细粉料等进行耐酸混凝土的试配设计，并对实验中的成品就其耐酸性能、耐腐蚀性能进行测试，并经过不断的试验得出弱酸混凝土的最优配合比例，这样才能使得此比例下生产出的混凝土材料具有较强的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、耐磨性与抗气蚀性等耐久性质，从而才能满足实际工程较高的耐久性、稳定性要求。
3.3搅拌工艺
在搅拌工艺中，首先必须先将氟硅酸钠、粗细骨料、掺合粉料等按设计比例均匀调和，并且，要严格控制原材料比例的误差情况，然后，再逐渐加入水玻璃湿拌来增加其结构密度。但在此过程中，要十分注意搅拌时间，一般来说在机械搅拌中控制搅拌时间为5分钟时，此时初凝时间仅12分钟。但若采用人工搅拌，搅拌时间较短的话，则导致硬化时间很长，甚至会影响到水玻璃混凝土的结构特征，所以搅拌时间的控制是此过程中一个非常关键的环节。
3.4浇灌
浇灌水玻璃耐酸混凝土对所使用的模板坚实度要求较高，对比于传统混凝土材料，其要求模板缝隙更加紧密模板，并且必须方便拆卸和安装。而在实际模板浇灌过程中不得再添加水玻璃，并要求尽量一次性有效完成，浇灌时间应控制在30min内，并且交友层次性的进行，如当采用振动棒振捣时，捣实高度应控制在200mm内;当采用平板振动器时，则要求分层捣
实高度不应超过100mm。并且在这一过程中为了保证振捣的密实度，具体工作时间应在6分钟左右。
3.5拆模
首先，必须把握好合理的拆模时间，水玻璃耐酸混凝土的拆模时间应根据在浇灌耐酸混凝土的同时所取制的试块的抗压强度来确定。当确定好拆模时间后，应该控制拆模工作在一个合适的温度下进行，应该不低于15℃，并在具体过程中严格细致的按照操作标准工作。如果当拆模后，发现混凝土表面有麻面、裂纹等不良现象产生，应及时处理，如将患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，这样才能防止危害扩散。
3.6养护和酸化
在酸化处理过程中需要注意的是，由于水玻璃与氟硅酸钠的化学反应不充分，实验中在然存在着未反应的水玻璃，而其会对耐酸混凝土造成危害，如果此时将耐酸混凝土浸入，便有明显的碱性反应发生。为了防止酸化处理中多余水玻璃的影响，需对混凝土表层进行再次酸化处理。酸化处理应在硬化20天后进行，处理的方法是：每隔8～12h，擦处理液于混凝土表面一次;下次涂擦前，应将混凝土表面析出的白色结晶物清刷干净，处理次数不少于4次。处理液可用下列几种之一：浓度为3%"--35%的硫酸：浓度为15%～25%的盐酸;浓度为40%的硝酸
3.7安全问题
由于耐酸混凝土施工过程中涉及较多化学材料，如由于氟硅酸钠就具有毒性，在进行酸化处理时，施工工作人员应佩戴口罩、手套和护目镜等，以保护自身健康安全;并且在一些工作细节上也要十分注意，如嚴禁将硫酸、硝酸等强酸性物质倒入水中，防止有毒气体和污染产生;并且在工作前后，相关工作人员都应洗手，并在相关装备都检查配置完毕后，才能进行工作。
参考文献：
[1]徐惠民;谈混凝土的腐蚀现象及防治措施[J];安徽建筑;2000年05期
[2]蔡静;杨友平;;耐酸性混凝土在弱酸性地基中的工程应用[J];重庆建筑;2009年12期
[3]王玉龙，刘延君;钻孔灌注桩水下混凝土施工质量的控制[J];甘肃科技;2002年08期