特種混凝土之耐酸、耐堿、耐熱、聚合物混凝土

　　耐酸混凝土

　　一、耐酸混凝土

　　混凝土的腐蝕多數(shù)為酸性介質(zhì)腐蝕。在酸性介質(zhì)作用下具有抗腐蝕能力的混凝土，叫耐酸混凝土。耐酸混凝土廣泛用于化學(xué)工業(yè)的防酸槽、電鍍槽等。

　　二、分類

　　耐酸混凝土結(jié)構(gòu)分整體澆灌和做耐酸混凝土的內(nèi)襯兩種。

　　1. 對原材料的要求　拌制耐酸混凝土的各種原材料，除必須滿足物理力學(xué)性能的各項技術(shù)要求外，還必須具有受酸性介質(zhì)浸蝕的化學(xué)穩(wěn)定性。耐酸混凝土的主要原材料有：

　　(1)水玻璃　水玻璃在耐酸混凝土中，模數(shù)為2.6~2.8，比重以1.38~1.4為宜。允許采用可溶性硅酸鈉做成的水玻璃。水玻璃的比重過大或過小都會影響混凝土的強度、耐酸性、抗?jié)B性和收縮性。當(dāng)比重過小時，可加熱脫水調(diào)整，當(dāng)比重過大時，可在常溫下加溫水調(diào)整。

　　水玻璃模數(shù)過低，會延緩混凝土的硬化時間，耐酸性也差;模數(shù)過大，會使混凝土硬化過快，特別是氣溫較高時更加顯著，這樣會造成施工操作上的困難。模數(shù)過高時，可加入清水在常溫下混合，并不斷攪拌至均勻為止。

　　(2)氟硅酸鈉　耐酸混凝土常用工業(yè)氟硅酸鈉作固化劑，其質(zhì)量要求：純度不應(yīng)少于95%，含水率不得大于1%，其顆粒通過0.125mm篩孔的篩余量不應(yīng)大于10%，不能受潮結(jié)塊。

　　(3)摻合料(耐酸粉料)　常用石英粉、輝綠巖粉(又叫鑄石粉)、瓷料等，其中以鑄石粉為最好，粉料的耐酸率不小于94%，含水率不應(yīng)大于1%，并不得含有泥土及有機雜質(zhì)，細(xì)度要求1600孔/cm2篩余不大于5%，4900孔/cm2篩余為10%~30%。

　　(4)細(xì)骨料　耐酸混凝土用石英砂，其耐酸率不應(yīng)小于94%，含水率不應(yīng)小于1%，不得含有泥土，有機雜質(zhì)含量必須符合混凝土用砂的技術(shù)要求。

　　(5)粗骨料　用石英巖、玄武巖、花崗巖等制成的碎石，耐酸率不應(yīng)小于94%，浸酸安定性合格，含水率不應(yīng)大于1%，并不得含有泥土，用符合要求的天然石子須經(jīng)嚴(yán)格篩洗。

　　2. 配合比　耐酸混凝土配合比中的水玻璃用量須根據(jù)坍落度要求確定，一般為250~300kg/m3。氟硅酸鈉用量(按純Na2SiF計)宜為水玻璃重量的15%;摻合料的用量一般為450~550kg/m3。粗細(xì)骨料和摻合料的混合物，用振動法使其密實至體積不變時的空隙率，不得超過 22%。

　　3. 施工要求　耐酸混凝土的凝結(jié)和硬化原理與普通混凝土不同，它的硬化主要是水玻璃與固化劑氟硅酸鈉作用，產(chǎn)生具有膠結(jié)能力的"硅膠"對骨料產(chǎn)生膠結(jié)作用，形成具有一定強度的人造石。硅膠的凝結(jié)和硬化，只需在適宜的溫度(15~30℃)和干燥的空氣中進(jìn)行，不受潮，更不得澆水養(yǎng)護(hù)，具有"氣硬"特性，這是與水泥混凝土的水硬性完全不同的。但也不得受太陽曝曬，以免急劇脫水而龜裂;也不得在低于10℃的低溫環(huán)境下施工，耐酸混凝土的初凝時間約為30分鐘，終凝時間約為8小時。所有拌和物必須在30分鐘內(nèi)用完，否則將會硬化變質(zhì)。

　　耐酸混凝土的拌制方法，無論機械攪拌或人工攪拌，投料順序必須先將干料(氟硅酸鈉、摻合粉料、粗細(xì)骨料等)拌勻，這樣才能攪拌均勻。

　　耐酸混凝土的澆灌要分層進(jìn)行，當(dāng)采用振動棒振搗時，每層厚度不大于200mm，振動棒插點間距不應(yīng)大于500mm;當(dāng)采用平板振動器時，每層厚度不應(yīng)大于100mm。要振搗密實，振搗時間應(yīng)在5~7分鐘內(nèi)完成。當(dāng)表面泛漿后抹平壓光，抹平壓光工作應(yīng)在初凝前完成。

　　4. 養(yǎng)護(hù)和酸化處理　水玻璃類材料，宜在15~30℃的干燥環(huán)境中施工和養(yǎng)護(hù)，溫度低于10℃ 時應(yīng)采用電熱、熱風(fēng)、暖氣等保溫加熱措施，溫度要均勻，不要急冷急熱或局部過熱。養(yǎng)護(hù)期既不能遇水，也不能曝曬，也不能蒸汽養(yǎng)護(hù)，要防止沖擊振動。當(dāng)溫度為10~20℃時不少 于12天;21~30℃時不少于6天;31~35℃時不少于3天。

　　為增強耐酸混凝土對酸性介質(zhì)的適應(yīng)性和提高抗?jié)B性能，待耐酸混凝土完成硬結(jié)過程后，尚應(yīng)進(jìn)行表面酸化處理。所謂酸化處理，就是用硫酸、鹽酸、硝酸任何一種，涂刷混凝土表面，一般用濃度為40%~60%的硫酸、20%的鹽酸或40%的硝酸每隔8小時涂刷于表面一次，并清除白色析出物，酸化處理一直到表面不再析出結(jié)晶物為止，一般約涂刷4次。

　　三、高抗?jié)B性耐酸混凝土的施工

　　漣鋼酸洗設(shè)備由酸洗槽、中和槽和清洗槽組成，以耐酸混凝土作整體澆搗，其設(shè)計技術(shù)條件為：酸洗槽10m×1.78m×1.5m，3個，70～80℃，介質(zhì)40%H2SO4，40%HCl;清洗槽10m×1.78m×1.5m，2個，50℃，介質(zhì)5%～10%H2SO4，5%HCl;中和槽5m×7m×3.8m，1個，常溫，介質(zhì)3%H2SO4，3%HCl。

　　高抗?jié)B性耐酸混凝土對原材料的質(zhì)量要求：

　　(1)水玻璃：作膠結(jié)料，為均質(zhì)粘稠液體，選用模數(shù)為2.6～2.8，密度為1.38～1.40。

　　(2)糠酮單體：作改性的外加劑，為淡黃色液體，其純度為95%～99%，密度為1.29～1.30。

　　(3)鹽酸苯胺：純度不應(yīng)小于98.5%，細(xì)度應(yīng)全部通過0.25mm的篩。

　　(4)氟硅酸鈉：作固化劑，純度不應(yīng)小于95%，含水率不應(yīng)大于1%，細(xì)度應(yīng)全部通過0.15mm的篩。

　　(5)粉料：作填充料，宜采用輝綠巖粉和石英粉按比例混合使用，其耐酸率不應(yīng)小于95%，含水率不應(yīng)大于0.5%，細(xì)度要求為0.15mm篩余不應(yīng)大于5%，0.080mm篩余不應(yīng)大于10%～30%。

　　(6)粗、細(xì)骨料：采用石英石、石英砂，不得含有泥塊等雜物，耐酸率不應(yīng)小于94%，含水率不應(yīng)大于0.5%，粗骨料的浸酸安定性應(yīng)合格。粗骨料的顆粒級配：篩孔尺寸為20mm、10mm、5mm;累計篩余分別為0%～5%、3%～60%、90%～100%。細(xì)骨料的顆粒級配：篩孔尺寸5mm、1.2mm、0.30mm、0.15mm;累計篩余分別為0%～10%、20%～55%、70%～95%、95%～100%。

　　高抗?jié)B耐酸混凝土的配制和施工方法：

　　(1)施工中采用的配合比為改性水玻璃∶氟硅酸鈉∶(1∶1)輝綠巖粉和石英石粉∶石英砂∶石英石=1∶0.13∶1.8∶2.5∶3.2。

　　(2)宜采用強制式攪拌機攪拌，攪拌順序為先將細(xì)骨料、粉料、氟硅酸鈉、粗骨料依次加入攪拌機干攪，然后加入改性水玻璃濕拌至均勻為止，每次攪拌2min。

　　(3)拌合好的混凝土應(yīng)立即連續(xù)澆灌，不得留有施工縫。

　　(4)施工酸洗槽時，宜采用附著式振動器振搗，邊澆灌，邊振搗，連續(xù)一次完成，澆灌后再繼續(xù)振搗4min。

　　(5)施工完畢，需在干燥環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，其制度為：當(dāng)環(huán)境溫度為20～25℃及25℃時，拆模時間分別為2d及1d以上，養(yǎng)護(hù)時間分別為14d及7d。

　　(6)施工所采用的高抗?jié)B性耐酸混凝土的主要技術(shù)性能為：坍落度5cm，抗?jié)B標(biāo)號S14，抗壓強度28MPa，浸酸安定性合格。

　　漣鋼酸洗設(shè)備的使用效果說明，采用高抗?jié)B性耐酸混凝土能取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

　　耐堿混凝土

　　在堿性介質(zhì)作用下具有抗腐蝕能力的混凝土。耐堿混凝土在冶金、化學(xué)等工業(yè)防腐蝕工程結(jié)構(gòu)中，用于地坪面層及貯堿池槽等。

　　1. 原材料

　　(1)膠結(jié)材料　耐堿混凝土所采用的水泥應(yīng)為325號以上的普通水泥，而水泥熟料中的鋁酸三鈣含量不應(yīng)大于9%;或采用碳酸鹽水泥(它是由水泥熟料和破碎石灰石粉按1∶1混合而成)，每立方米耐酸混凝土中，水泥用量一般不得少于300kg，水灰比不得大于0.60。

　　(2)骨料　粗細(xì)骨料和粉料應(yīng)采用耐堿、密實的石灰?guī)r類(如石灰?guī)r、白云石、大理石等)、火成巖類(如輝綠巖、花巖石等)巖石制成的碎石。砂和粉料也可采用石英質(zhì)的普通砂作細(xì)骨料，粗細(xì)骨料和粉料的堿溶率不大于1g/L。

　　2. 耐腐蝕性能及配合比

　　在普通混凝土中摻入氧化亞鐵或氫氧化鐵對提高耐堿性能也有良好的效果。

　　耐堿混凝土在50℃以下時，可耐濃度為25%的氫氧化鈉和鋁酸溶液的腐蝕，也可耐任何濃度的氨水、碳酸鈉溶液的腐蝕，以及耐任何濃度的氨水、碳酸鈉、堿性氣體和粉塵等的腐蝕。

　　施工注意事項

　　(1)耐堿混凝土宜用機械攪拌，混凝土在攪拌機中連續(xù)攪拌的最短時間不得少于2分鐘。

　　(2)耐堿混凝土在澆灌過程中，必須采用振動器仔細(xì)搗實，使混凝土獲得最佳密實度和好的抗?jié)B性，抗?jié)B標(biāo)號達(dá)147×10E4~196×10E4Pa。

　　(3)耐堿混凝土的養(yǎng)護(hù)按普通混凝土養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行。

　　耐熱混凝土

　　耐熱混凝土又稱耐火混凝土，它是一種能長期承受高溫作用(200℃以上)，并在高溫下保持所需要的物理性能的特種混凝土。常用于熱工設(shè)備和受高溫作用的結(jié)構(gòu)物，如冶金工業(yè)的高爐、轉(zhuǎn)爐、焦?fàn)t等基礎(chǔ)工程和煙囪的內(nèi)襯等。

　　建筑工程使用的耐熱混凝土主要有普通水泥耐熱混凝土和水玻璃耐熱混凝土等。

　　1. 水泥耐熱混凝土

　　膠結(jié)料用C40以上普通水泥和礦渣水泥加入適量的耐熱摻和料，如高爐 水淬礦渣、粘土熟料、粘土磚粉、粉煤灰等。摻入量為水泥重量的30%~40%。用礬土水泥拌制的耐熱混凝土和使用極限溫度在350℃以下的普通水泥、礦渣水泥拌制的耐熱混凝土可不加摻料。粗細(xì)骨料一般可采用高爐重礦渣、玄武巖、粘土磚等。普通水泥耐熱混凝土和礦渣水 泥耐熱混凝土，適用于溫度變化不劇烈、無酸堿侵蝕的工程中，礬土水泥耐熱混凝土宜用于厚度小于400mm的結(jié)構(gòu)、無酸堿侵蝕的結(jié)構(gòu)工程中。

　　2. 水玻璃耐熱混凝土

　　主要成分是水玻璃、氟硅酸鈉、摻和料和粗細(xì)骨料。水玻璃的比重以1.38~1.48為宜，也可采用可溶性硅酸鈉做成的水玻璃。氟硅酸鈉的純度按重量計不少于95%，其含水率不大于1%，氟硅酸鈉占水玻璃重量的12%~15%。摻和料可采用粘土熟料、粘土磚粉等。粗細(xì)骨料可采用玄武巖、粘土磚等，適用于同時受酸(氫氟酸除外)作用的工程，不得用于經(jīng)常有水蒸汽及水作用的部位。

　　水泥耐熱混凝土拌制宜采用機械攪拌，拌制時先將水泥、摻和料、粗骨料和90%的水加入攪拌筒內(nèi)攪拌2分鐘，然后邊攪邊倒入細(xì)骨料和剩下的10%水，再拌3~5分鐘至顏色均勻為止。水玻璃耐熱混凝土宜用強制式攪拌機拌制，攪拌順序是先將氟硅酸鈉、摻和料、粗細(xì)骨料倒入 攪拌筒內(nèi)攪拌2分鐘，再按配合比加入水玻璃，然后拌制2~3分鐘，到攪制均勻為止。混凝土的坍落度在機械搗固時不應(yīng)大于2cm，用人工搗時不大于4cm，澆灌時應(yīng)分層，每層厚度宜為25~30cm。

　　水泥耐熱混凝土的養(yǎng)護(hù)宜在15~25℃的潮濕環(huán)境中進(jìn)行;普通水泥耐熱混凝土養(yǎng)護(hù)不少于6天;礦渣水泥耐熱混凝土不少于14天;礬土水泥耐熱混凝土要加強初期養(yǎng)護(hù)，時間不少于3天;水玻璃耐熱混凝土宜在15~30℃的干燥環(huán)境中養(yǎng)護(hù)10~15天，并要防止曝曬，避免脫水過快而龜裂。

　　水泥耐熱混凝土在溫度低于7℃，水玻璃耐熱混凝土在低于10℃的條件下施工時，應(yīng)按冬季施工處理。

　　聚合物混凝土

　　聚合物混凝土亦稱樹脂混凝土，是以合成樹脂為膠結(jié)材料，以砂石為骨料的混凝土。為了減少樹脂的用量，還加有填料粉砂等。

　　1. 性能

　　聚合物混凝土與普通混凝土相比，具有強度高，耐化學(xué)腐蝕，耐磨性、耐水性和抗凍性好，易于粘結(jié)，電絕緣性好。聚合物混凝土亦可摻加增強材料，經(jīng)增強的聚合物混凝土，其抗裂性能比普通混凝土高很多倍。

　　2. 原材料

　　1)膠結(jié)料：常用的膠結(jié)料有：環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、呋喃樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯和聚氨基甲酸乙酯、苯乙烯等。

　　常用的固化劑有：多胺類化合物、聚酰胺等。

　　(2)骨料：樹脂混凝土使用的骨料與普通混凝土相同，最大粒徑在2.0mm以下，為了減少樹脂的用量，骨料的密實度要大。為了使骨料能與樹脂牢固的粘結(jié)，骨料必須干燥，含水率應(yīng)在1%以下，且不允許含有阻礙樹脂固化反應(yīng)的雜質(zhì)。

　　(3)填料：為了減少樹脂的用量和改善樹脂混凝土的工作性能，宜加入粒徑為1~30μm的惰性填料。如石英砂、粉砂、碳酸鈣、粉煤灰、火山灰等。

　　3. 配合比

　　4. 生產(chǎn)工藝

　　聚合物混凝土的生產(chǎn)工藝過程，與普通混凝土類同。

　　(1)準(zhǔn)確計算。

　　(2)攪拌采用聚合物混凝土攪拌機，攪拌時，先用攪拌機將樹脂和固化劑預(yù)先充分混合，然后再與混合過的骨料和填料進(jìn)行強制攪拌。

　　(3)聚合物混凝土的攪拌時間比普通混凝土長，約需3~4min。

　　(4)可以用分段制造法生產(chǎn)聚合物混凝土，既先將樹脂與細(xì)砂進(jìn)行拌合制成膠結(jié)料，然后再與粗砂、碎石進(jìn)行拌合。

　　(5)為使構(gòu)件表面光滑，盡量采用玻璃鋼模板。在混凝土澆筑之前，可根據(jù)樹脂的種類，選用合適的脫模劑。

　　(6)構(gòu)件的成型，可用振動法、離心法、壓軋法、擠壓法等成型工藝。由于聚合物混凝土的粘度大，如果用振動法成型時，宜用高頻震動成型。

　　(7)聚合物混凝土的發(fā)熱不但快而且也大，為避免過大的熱量產(chǎn)生不良影響，混凝土的澆筑厚度，一般掌握在10cm以下。

　　(8)聚合物混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)，除自然養(yǎng)護(hù)外，還有加熱養(yǎng)護(hù)。加熱養(yǎng)護(hù)不受環(huán)境條件的影響，質(zhì)量容易控制，而且可以批量生產(chǎn)。

　　5. 混凝土加強材料--纖維網(wǎng)

　　(1)功能：0.9kg/m3纖維網(wǎng)，每立方米710萬根均勻分布獨立纖維網(wǎng)使得混凝土能夠發(fā)揮它的整體性功能，使混凝土建筑質(zhì)量無懈可擊。混凝土次要加強筋，常用于混凝土加強。抑制塑性龜裂90%～100%，減少滲水性79%，成倍增強抗撞力，提高抗破碎力，加強抗磨損105%，防止主筋遭受腐蝕侵害。成倍延長混凝土工程壽命。

　　(2)優(yōu)點：無磁、防銹、耐酸堿，對混凝土最小覆蓋量沒有限制，總是符合規(guī)范的要求-- 安全、易操作、縮短工期，在工作場地可替代金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

　　(3)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢：比采用金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)或其他纖維類加強材料，在類似的技術(shù)要求下，可減少三分之二的成本。

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