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水玻璃耐酸混凝土的施工特点及注意事项

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水玻璃耐酸混凝土具有较强的耐酸性、较好的整体性、施工修补方便、原料易取、成本低、抗冲击性能好等优点,现已在化工企业得到广泛应用。本文主要就水玻璃耐酸混凝土的施工特点、原料选择、配合比设计、施工工艺、质量控制、注意事项展开讨论。

【关键词】 水玻璃耐酸混凝土;防腐蚀;低成本

1施工特点

因为水玻璃类材料具有较强的耐酸性能,能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。水玻璃类材料宜在15~30℃的干燥环境中施工和养护。首先,在水泥垫层上做隔离层,因为水玻璃类材料不耐碱,而水泥石中存有引起腐蚀的氢氧化钙成分,故需做隔离层。水玻璃耐酸砼的硬化在低温下是十分缓慢的。当温度较高时,它的硬化过程就会加快,这是由于氟硅酸钠的溶解度随温度的升高而加大,因而导致水玻璃耐酸砼的凝结速度加快、强度增高。施工后第二天,水玻璃浮在骨料上面,水玻璃耐酸砼的硬化是水玻璃与氟硅酸钠发生化学反应的结果,氟硅酸钠作为促硬剂与水玻璃反应,使硅酸凝胶加速析出,生成氢氧化硅,沉积在耐酸粉料和粗细骨料表面,形成一层硅胶薄膜,硅胶脱水后变成氧化硅,使耐酸砼强度进一步提高。

在常温下一般过三天,砼就能硬化,如出现大部分硬化而局部尚没有硬化的情况就需要处理,否则砼强度会受到影响。造成局部小面积没有同步结硬的原因,主要是人工搅拌不均匀,局部氟硅酸钠掺量少于水玻璃,致使硬化速度缓慢。因为水玻璃是一种能溶于水的硅酸盐,液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳,形成无定形硅酸,并逐渐干燥硬化。这个反应过程进行的很慢。为加速硬化在水玻璃中加入氟硅酸钠作为促硬剂,促使硅酸凝胶加速析出,氟硅酸钠的实际用量为水玻璃重量12%~15%,用量太少,不仅硬化速度缓慢,而且强度降低,用量过多,又会引起凝结过快,造成施工困难,而且水玻璃耐酸砼渗透性大,强度也低。如果没结硬的局部不处理,硬化需要很长时间,结硬后强度也要降低。所以,一般应铲去浮层,把底层及边缘晾干,表面清理干净,再均匀薄涂一遍水玻璃胶泥。

2原料选择

耐酸砼的主要原材料有:

2.1水玻璃。水玻璃在耐酸砼中,模数为2.6~2.8,比重以1.38~1.4为宜。允许采用可溶性硅酸钠做成的水玻璃。水玻璃的比重过大或过小都会影响砼的强度、耐酸性、抗渗性和收缩性。当比重过小时,可加热脱水调 整,当比重过大时,可在常温下加温水调整。

水玻璃模数过低,会延缓砼的硬化时间,耐酸性也差;模数过大,会使砼硬化过快,特别是气温较高时更加显著,这样会造成施工操作上的困难。模数过高时,可加入清水在常温下混合,并不断搅拌至均匀为止。

2.2氟硅酸钠。耐酸砼常用工业氟硅酸钠作固化剂,其质量要求:纯度不应少于95%,含水率不得大于1%,细度应全部通过0.15mm的筛,不能受潮结块。

2.3掺合料(耐酸粉料)。掺合料不宜单独使用石英粉。作填充料,采用辉绿岩粉和石英粉按比例混合使用,其耐酸率不应小于95%,含水率不应大于0.5%,细度要求为0.15mm筛余不应大于5%,0.080mm筛余不应 大于10%~30%。

2.4细骨料。耐酸砼用石英砂,其耐酸率不应小于94%,含水率不应小于0.5%,不得含有泥土,有机杂质含量必须符合砼用砂的技术要求;细骨料的颗粒级配:筛孔尺寸5mm、1.2mm、0.30mm、0.15mm;累计筛余分别为0%~10%、20%~55%、70%~95%、95%~100%。

2.5粗骨料。用石英岩、玄武岩、花岗岩等制成的碎石,耐酸率不应小于94%,浸酸安定性合格,含水率不应大于1%,并不得含有泥土;粗骨料的颗粒级配:筛孔尺寸为20mm、10mm、5mm;累计筛余分别为0%~ 5%、3%~60%、90%~100%。

2.6改性剂。改性水玻璃耐酸砼是在水玻璃耐酸砼的基础上添加了改性剂,以增加其密实性,提高抗酸渗透性能的防腐砼,又称密实水玻璃耐酸砼。

改性剂的主要作用是提高密实度和抗渗透性能,是改性水玻璃耐酸砼的重要成分,技术要求如下:①应溶于水或在强烈搅拌下能均匀分散于水玻璃溶液中;②不会使水玻璃凝聚、离析;③应有一定的耐蚀性或遇酸后聚合成固体。

采用糠酮单体作改性的外加剂,为淡黄色液体,其纯度为95%~99%,密度为1.29~1.30。掺量为水玻璃用量的1%~5%(重量比)。

3配合比设计

耐酸砼配合比中的水玻璃用量须根据坍落度要求确定,一般为250~300kg/m3。氟硅酸钠用量(按纯Na2SiF计)宜为水玻璃重量的15%;掺合料的用量一般为450~550kg/m3。粗细骨料和掺合料的混合物,用振动法使其密实至体积不变时的空隙率,不得超过 22%。

3.1水玻璃用量应符合下列要求。水玻璃耐酸砼坍落度,当机械捣实时不应大于1厘米;当人工捣实时不应大于2厘米。

3.2氟硅酸钠用量按下列公式计算:

G=1.5×■×100

式中:G——氟硅酸钠用量占水玻璃用量的百分率(%);

N1——水玻璃中含氧化钠的百分率(%);

N2——氟硅酸钠的纯度(%)。

3.3填料混合物的空隙率要求。水玻璃耐酸砼所用粉料、粗细骨料的混合物不应大于22%。

4施工工艺

4.1搅拌。采用强制式搅拌机搅拌,搅拌顺序为先将细骨料、粉料、氟硅酸钠、粗骨料依次加入搅拌机干搅2min,再加入水玻璃、改性剂,配制好的水玻璃材料,不许在稠时加入水玻璃,也不许在稀时加入粉料, 要严格按配合比进行。

4.2浇筑。①水玻璃耐酸砼应在初凝前振捣密实;振捣时间应在5~7分钟内完成;②采用插入式振动器时,每层灌筑厚度不宜大于200毫米,插点间距不应大于作用半径的1.5倍,振动器应缓慢拔出,不得留有孔洞;采用平板振动器和采用人工捣实时,每层灌筑厚度不应大于100毫米;当灌筑厚度大于上述规定时,应分层连续灌筑。分层灌筑时,上一层应在下一层初凝以前完成。如超过初凝时间,应待下一层凝固后,按施工缝处理;耐酸贮槽的灌筑应一次完成,不留施工缝;③最上一层捣实后,表面应在初凝前压实抹平;④灌筑地面时,应随时控制平整度和坡度;平整度,以2米长直尺检查,允许空隙不应大于4毫米;坡度应符合设计要求,允许偏差为坡长的±0.2%,最大偏差值不得大于30毫米;作泼水试验时,应能顺利排除;⑤水玻璃耐酸砼尽量避免留施工缝。必须留施工缝时,应留成斜槎,在继续灌筑前应将该处打毛,清理干净,薄涂一层水玻璃稀胶泥,稍干后再继续灌筑,接槎处应抹实抹平。地面施工缝应留成斜搓。

4.3酸化处理。酸化处理可采用20%~40%的硫酸、15%~20%的盐酸或15%~30%的硝酸均可,处理3~4次。每隔8h以上均匀刷洒处理1次,每次都将上次析出的白色结晶粉末扫去。

4.4拆模和养护。施工完毕,需在干燥环境中养护,养护期间严禁与水或蒸汽、浓度极小的稀酸接触,也不能曝晒,以免急剧脱水而龟裂;要防止冲击振动。一般根据环境温度、拆模时间和养护时间按表1执行。

5质量控制

改性水玻璃耐酸砼质量指标为显气孔率≯5%,抗渗强度>15MPa,抗压强度≮20MPa。

检查有无蜂窝、麻面、裂纹等缺陷。如有上述缺陷时,应将该处砼凿去,清理干净,薄涂一层水玻璃稀胶泥,待稍干后用水玻璃胶泥或水玻璃砂浆进行修补。

参考文献

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2邢利光.水玻璃耐酸混凝土在建设工程中的应用[J].山西建筑,2003, 29(18):91~92

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4洪兰.雷少云.密实水玻璃耐酸混凝土的改性与应用[J].腐蚀与防护, 2001,7:3~4

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