水玻璃耐酸混凝土质量控制分析

双秀梅

摘 要:本文通过对水玻璃耐酸混凝土在施工中的质量问题进行分析,进而提出控制措施。

关键词:水玻璃混凝土;现象;原因分析;防治

能防止或抵抗酸性介质腐蚀作用的混凝土,称为耐酸混凝土。建筑工程中常用的耐酸混凝土有水玻璃耐酸混凝土、沥青混凝土和硫磺混凝土三种。

水玻璃耐酸混凝土是以水玻璃为胶结料,氟硅酸钠为硬化剂,加入一定级配的粉料(如石英粉、辉绿岩粉等)和粗细骨料配制而成的混凝土。具有较好的耐酸性能,强度高,材料来源广,价格低。但耐稀酸、耐水性和抗渗性欠佳。

1 凝结时间长,硬化缓慢

1.1 现象:水玻璃耐酸混凝土浇筑后,常温条件下,8h或更长时间还不结硬,用手摁仍有较明显的压痕,手感不坚硬。

1.2 原因分析

1.2.1 水玻璃用量过多,或氟硅酸钠量过少,或两者兼而有之。1.2.2 水玻璃模数低或密度大。1.2.3 施工浇筑和初始养护期间环境温度低湿度大或有雨水侵袭。1.2.4 氟硅酸钠贮存保管不当,有杂物混入,或受潮或纯度低,粉料、粗细骨料含水率大、杂质多。

1.3 控制措施。

1.3.1 配制水玻璃耐酸混凝土用的水玻璃,其质量应符合国家标准的规定。其外观应为无色或略带色的透明或半透明黏稠液体。1.3.2 氟硅酸钠(硬化剂)的掺量一般为水玻璃用量的15～16%。1.3.3 水玻璃耐酸混凝土的施工环境温度宜为15～30℃,相对湿度不宜大于80%。当环境温度低于10℃时,应采取加热保温措施。

2 耐水性、耐稀酸性能差。

2.1 现象。水玻璃耐酸混凝土在硬化过程中常发生一种可溶性物质(氟化钠),以及由于反应不完全还有一定量未参与反应的硅酸钠和氟硅酸钠存在,这些可溶物质愈多,水玻璃耐酸混凝土的抗水性和耐稀酸性能愈差。

2.2 原因分析

a. 水玻璃耐酸混凝土的凝结、硬化主要是水玻璃与氟硅酸钠的相互作用,生成具有胶结性能的“硅胶”,与粉料、粗细骨料胶结成整体,形成坚硬的水玻璃人造石。但是,由于水玻璃和氟硅酸钠的化学反应不能完全进行,反应率一般仅达80%左右。这就是说,即使组成材料的各组分比例合适,在耐酸混凝土中也仍然含有未参加反应的水玻璃和氟硅酸钠,以及混凝土在硬化过程中产生的可溶性物质(氟化钠),使混凝土的耐酸性能(尤其是耐稀酸性能)和耐水性受到侵害。b. 氟硅酸钠的用量不足,早期养护温度过低。c. 水玻璃模数过低,密度过大,用量过多。d. 酸化处理时间掌握不当,酸液浓度不合适或酸化处理次数少,质量差。e.配合比设计质量不高,各种材料之间的比例不合适。f. 施工和养护期间,环境温度过低,湿度过大,或有雨水侵袭。

2.3 控制措施。

2.3.1 氟硅酸钠的掺量,应经计算和结合施工期间的环境温度,由试验确定。用量过少,不仅混凝土强度低,抗水稳定性差,而且产生麻布溶蚀的情况也较严重。掺量过多,混凝土硬化虽快,但不利于操作,且强度也可能下降,又加大了成本。2.3.2 水玻璃模数低于2.6时,应进行调整。2.3.3 选择配合比时,在满足浸酸安定性和强度要求的情况下,宜选用水玻璃用量较少的配合比。2.3.4 酸制混凝土的水玻璃密度应控制在1.38～1.42之间。水玻璃密度过低,配制成的混凝土强度一般也低,对抗酸、抗水、抗渗和其他力学性能都不利,且增大收缩性。因此,要求使用时,将水玻璃的密度控制在允许范围内。对不符合要求的,应进行调整。当模数和密度都需调整时,应先调整模数,后调整密度。2.3.5 在选择和确定配合比时,应充分考虑使耐酸混凝土具有较好的抗稀酸性能和抗水稳定性,以及使耐酸混凝土具有适宜的强度。2.3.6 原材料使用时的温度不宜低于10℃.施工期间环境温度以15～30℃为好。低于10℃时,应采取加热保温措施,以提高混凝土的养护温度。但不允许直接用蒸汽加热。当养护温度为10～20℃时,养护时间不少于12昼夜;当养护温度为21～30℃时,不少于6昼夜;当养护温度为31～35℃时,不少于3昼夜。养护温度不宜过高,否则会影响硬化后的混凝土的耐酸性和抗水性。养护期间应防止雨水侵袭,保持适当干燥,防止湿度过大(相对湿度不得大于80%)。2.3.7 配合比应通过试验确定,不可套用。混凝土所用粉料、粗细骨料的混合物的空隙率应控制在22%范围内,材料品质应符合有关规定和要求。

3 浸酸安定性不合格及防治

3.1 现象

按规定方法制作的混凝土试件,在温度20～25℃,相对湿度小于80%的空气中养护至28d,然后放入40%浓度的硫酸溶液中浸泡28d后,取出试件,用水冲洗,阴干24h,经观察检验,混凝土试件表面有裂缝、起鼓、发酥、掉角或严重变色等不良现象。

3.2 原因分析。

3.2.1 水玻璃模数低,用量过多,或水玻璃与氟硅酸钠两者比例不当。

3.2.2 粗细骨料级配太差,空隙率大,配合比设计中有关参数(如砂率、粉料用量等)选用不当,使配制成的混凝土密实性差。

3.2.3 粉料、粗细骨料耐酸性能不合格(耐酸率小于95%),含水率大,含泥量、泥块含量等有害杂物较多 。

3.2.4 施工操作和养护期间有雨水侵袭,养护期间环境温度低,湿度大。

3.3 控制措施

3.3.1 用以配制耐酸混凝土的水玻璃模数不得小于2.6,但也不得大于2.9,密度要求在1.38～1.42g/cm3范围内。3.3.2 水玻璃用量以满足混凝土获得必要的抗压强度和保障浸酸安全性合格为准。一般控制在25～0300kg/m3之间为宜,用量过少,和易性差,施工操作困难,不易捣实,强度低、抗水性能差。用量过多,各易性虽好,但混凝土的抗酸、抗水稳定性变坏,收缩也大。3.3.3 氟硅酸钠的纯度不应小于95%,含水率不应大于1%,细度要求全部通过孔径0.15mm的筛。受潮结块时,应在不高于100℃的温度下烘干并研细过筛后方可使用。适宜掺用量,应根据计算和考虑施工季节的环境温度,通过试验确定,以期达到水玻璃有较好的比例。

4 凝结速度快,操作困难及防治。

4.1 现象。搅拌时拦合物不易搅拌均匀,黏稠性显示较大,流动度(坍落度)小,振捣也较困难,45～60min便结硬。

4.2 原因分析。

4.2.1 水玻璃模数大,密度小,用量少。4.2.2 氟硅酸钠与水玻璃两者比例不当,氟硅酸用量过多。4.2.3 施工浇筑期间环境温度高(大于35℃)。

4.3 控制措施。

a.将水玻璃模数和密度调至规定范围内(M=2.6～2.9,ρ=1.38～1.42g/cm3)。使用量由试验确定,应满足施工和易性和操作要求。b. 在选择氟硅酸钠掺量时,应考虑施工期间的环境温度,通过试验确定。施工中如更换水玻璃,则应重新测定其模数,并通过试验调整配合比,不可随便套用原配合比。c. 严格计量工作,不允许用体积比代替重量比。d. 酷热天气施工,当环境温度大于℃时,应采取遮阳、降温措施。e. 采用强制式搅拌机搅拌,合理安排搅拌、运输和浇筑的时间。

5 龟裂、不规则裂纹及防治

5.1 现象。混凝土表面有少量用肉眼可见的、不规则裂纹和大量需借助放大镜才能清晰观察到的微裂纹(通常在0.05～0.1mm之间),呈现于浇筑混凝土的暴露面,基本上展现于混凝土表面。

5.2 原因分析。

5.2.1 水玻璃密度大,用量多,收缩变形大。5.2.2 拌合物搅拌不均匀,致使混凝土硬化速度不一致,造成某些部分所能随的拉应力不一,薄弱部分便出现裂纹、开裂现象。5.2.3 混凝土暴露面积大,由于温度变化和温差影响,造成胀缩变形不一,形成裂纹。5.2.4 粗细骨料中含泥量和泥块含量大。5.2.5 振捣抹压不实,养护期间受雨水侵袭和太阳曝晒。

5.3 控制措施。

5.3.1 使用密度适宜的水玻璃,对密度过大的水玻璃,在常温下用水调整。当环境温度低于10℃时,宜用40-50℃的温水调整。5.3.2 水玻璃用量以满足强度、耐酸性能和施工和易性为准,不宜多用,一般以控制在250-300kg/m3为宜。5.3.3 采用強制式搅拌机搅拌,搅拌时间应较水泥混凝土延长30s左右,直至搅拌均匀为止。5.3.4 大面积施工时,要防止环境温度的差异过大。必要时,应采取措施,如通风、加强室内空气的对流、局部热源予以隔离。5.3.5 混凝土振捣抹压要实。养护时为防止雨水侵袭或太阳曝晒,应采取遮盖措施。遇刮风天气,尚应加纸袋或用塑料薄膜覆盖,防止水分散失过快。

6 总结

水玻璃耐酸混凝土具有较高的强度和较好的耐酸性能,广泛应用于各种防腐蚀的建、构筑物、承重结构;设备基础、地沟、窨井、排水沟等。在实际工程中注意加强施工工艺和养护管理,就可以预防质量病害的发生,提高工程的质量。