耐酸混凝土简介.doc

新材料 新技术选修期终作业
——耐酸混凝土

班级 水建A091
姓名 李士春
学号 2009112025
日期 2010-12-25

耐酸混凝土
一、耐酸混凝土
　　混凝土的腐蚀多数为酸性介质腐蚀。在酸性介质作用下具有抗腐蚀能力的混凝土，叫耐酸混凝土。耐酸混凝土广泛用于化学工业的防酸槽、电镀槽等。
二、分类
　　耐酸混凝土结构分整体浇灌和做耐酸混凝土的内衬两种。
　　1. 对原材料的要求　拌制耐酸混凝土的各种原材料，除必须满足物理力学性能的各项技术要求外，还必须具有受酸性介质浸蚀的化学稳定性。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混凝土的强度、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，会延缓混凝土的硬化时间，耐酸性也差；模数过大，会使混凝土硬化过快，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)氟硅酸钠　耐酸混凝土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%，其颗粒通过0.125mm筛孔的筛余量不应大于10%，不能受潮结块。
　　(3)掺合料(耐酸粉料)　常用石英粉、辉绿岩粉(又叫铸石粉)、瓷料等，其中以铸石粉为最好，粉料的耐酸率不小于94%，含水率不应大于1%，并不得含有泥土及有机杂质，细度要求1600孔/cm2筛余不大于5%，4900孔/cm2筛余为10%~30%。
　　(4)细骨料　耐酸混凝土用石英砂，其耐酸率不应小于94%，含水率不应小于1%，不得含有泥土，有机杂质含量必须符合混凝土用砂的技术要求。
　　(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，用符合要求的天然石子须经严格筛洗。
　　2. 配合比　耐酸混凝土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. 施工要求　耐酸混凝土的凝结和硬化原理与普通混凝土不同，它的硬化主要是水玻璃与固化剂氟硅酸钠作用，产生具有胶结能力的"硅胶"对骨料产生胶结作用，形成具有一定强度的人造石。硅胶的凝结和硬化，只需在适宜的温度(15~30℃)和干燥的空气中进行，不受潮，更不得
浇水养护，具有"气硬"特性，这是与水泥混凝土的水硬性完全不同的。但也不得受太阳曝晒，以免急剧脱水而龟裂；也不得在低于10℃的低温环境下施工，耐酸混凝土的初凝时间约为30分钟，终凝时间约为8小时。所有拌和物必须在30分钟内用完，否则将会硬化变质。
　　耐酸混凝土的拌制方法，无论机械搅拌或人工搅拌，投料顺序必须先将干料(氟硅酸钠、掺合粉料、粗细骨料等)拌匀，这样才能搅拌均匀。
　　耐酸混凝土的浇灌要分层进行，当采用振动棒振捣时，每层厚度不大于200mm，振动棒插点间距不应大于500mm；当采用平板振动器时，每层厚度不应大于100mm。要振捣密实，振捣时间应在5~7分钟内完成。当表面泛浆后抹平压光，抹平压光工作应在初凝前完成。
　　4. 养护和酸化处理　水玻璃类材料，宜在15~30℃的干燥环境中施工和养护，温度低于10℃ 时应采用电热、热风、暖气等保温加热措施，温度要均匀，不要急冷急热或局部过热。养护期既不能遇水，也不能曝晒，也不能蒸汽养护，要防止冲击振动。当温度为10~20℃时不少 于12天；21~30℃时不少于6天；31~35℃时不少于3天。
　　为增强耐酸混凝土对酸性介质的适应性和提高抗渗性能，待耐酸混凝土完成硬结过程后，尚应进行表面酸化处理。所谓酸化处理，就是用硫酸、盐酸、硝酸任何一种，涂刷混凝土表面，一般用浓度为40%~60%的硫酸、20%的盐酸或40%的硝酸每隔8小时涂刷于表面一次，并清除白色析出物，酸化处理一直到表面不再析出结晶物为止，一般约涂刷4次。
三、高抗渗性耐酸混凝土的施工
　　涟钢酸洗设备由酸洗槽、中和槽和清洗槽组成，以耐酸混凝土作整体浇捣，其设计技术条件为：酸洗槽10m×1.78m×1.5m，3个，70～80℃，介质40%H2SO4，40%HCl；清洗槽10m×1.78m×1.5m，2个，50℃，介质5%～10%H2SO4，5%HCl；中和槽5m×7m×3.8m，1个，常温，介质3%H2SO4，3%HCl。
　　高抗渗性耐酸混凝土对原材料的质量要求：
　　(1)水玻璃：作胶结料，为均质粘稠液体，选用模数为2.6～2.8，密度为1.38～1.40。
　　(2)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。
　　(3)盐酸苯胺：纯度不应小于98.5%，细度应全部通过0.25mm的筛。
　　(4)氟硅酸钠：作固化剂，纯度不应小于95%，含水率不应大于1%，细度应全部通过0.15mm的筛。
　　(5)粉料：作填充料，宜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%。
　　(6)粗、细骨料：采用石英石、石英砂，不得含有泥块等杂物，耐酸率不应小于94%，含水率不应大于0.5%，粗骨料的浸酸安定性应合格。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%。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%。
　　高抗渗耐酸混凝土的配制和施工方法：
　　(1)施工中采用的配合比为改性水玻璃∶氟硅酸钠∶（1∶1）辉绿岩粉和石英石粉∶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，然后加入改性水玻璃湿拌至均匀为止，每次搅拌2min。
　　(3)拌合好的混凝土应立即连续浇灌，不得留有施工缝。
　　(4)施工酸洗槽时，宜采用附着式振动器振捣，边浇灌，边振捣，连续一次完成，浇灌后再继续振捣4min。
　　(5)施工完毕，需在干燥环境中养护，其制度为：当环境温度为20～25℃及25℃时，拆模时间分别为2d及1d以上，养护时间分别为14d及7d。
　　(6)施工所采用的高抗渗性耐酸混凝土的主要技术性能为：坍落度5cm，抗渗标号S14，抗压强度28MPa，浸酸安定性合格。
　　涟钢酸洗设备的使用效果说明，采用高抗渗性耐酸混凝土能取得良好的技术经济效果。

19．2．12 强度低，耐酸性能不合格

1．现象
(1)用于浇灌混凝土的硫磺砂浆，浸酸后的抗拉强度降低率超过20％，重量变化率超过1％。
(2)用于灌注混凝土的硫磺胶泥和硫磺砂浆的抗拉强度低于4．0MPa和3．5MPa，而按规定制作的
抗压试件和抗折试件强度也均低于设计要求。
2．原因分析
(1)粗细骨料泥土杂质含量较大，级配不好，耐酸性能不合格。
(2)粉料潮湿，含水量大，耐酸率不合格。
(3)硫磺用量过多或过少。各材料之间的比例配合不当。
(4)浇灌时硫磺砂浆温度过低，粗骨料预热不够或根本没有预热，致使灌注后的硫磺混凝土密实性差，
强度低，耐酸性能差，达不到设计要求。
3．防治措施
(1)组成硫磺混凝土的原材料，必须经检验合格后方可使用，其品质应符合下列要求：
1)硫磺：其质量应符合现行国家标准，硫含量不小于98％，水分含量不大于1．0％，且不得含有机杂质。
2)粉料的技术性能指标应满足表19-19的规定

粉料技术性能指标 表19-19
项 目
指 标
项 目
指 标
耐酸率(％)
含水率(％)
不小于95
不大于0．5
筛余量(％)
0．15mm筛孔
0．09mm筛孔
不大于5
10～30

3)细骨料的技术性能指标应达到表19-20的规定。
细骨科技术性能指标 表19-20
项 目
耐酸率(％)
含泥量(％)
1mm筛孔筛余量(％)
指 标
不小于95
不大于1
不大于5

4)粗骨料的技术性能指标应符合表19-21的规定。
粗骨料技术性能指标 表19-21
项 目
指 标
项 目
指 标
泥土含量
耐酸宰(％)
浸酸安定性
不允许
不小于95
合 格
碎石含量(％)
粒径20～40mm
不小于85
粒径10～20mm
不大于15

5)改性剂应采用半固态黄绿色聚硫甲胶、半固态灰黄色聚硫乙胶或棕褐色粘稠状液体聚硫橡胶，
其质量应符合规范的规定。
6)用以浇灌混凝土的硫磺砂浆质量应符合表19-22的要求。
硫磺砂浆的质量要求 表19-22
项 目
指 标
项 目
指 标
抗拉强度(MPa)
分 层 度
≥3.5
0.7～1.3
浸酸后
抗拉强度降低率(％)
重量变化率(％)
≤20
≤1

(2)硫磺用量以满足包裹粉料、聚硫甲(乙)胶和粗细骨料稍有富余即可，由试验确定。用量过多，
不仅影响强度，而且加大收缩，甚至形成裂纹，增加能耗，提高成本。
(3)质检人员应核查粗骨料预热温度、硫磺熬制温度和硫磺砂浆的浇灌温度，过高或过低，都有损于
浇灌混凝土的质量、物理力学性能和抗酸性能。
(4)施工环境温度低于5℃时，应采取保温措施。相对湿度不应大于80％，并宜在施工完成2h后方可使用，
设备基础、贮槽等构筑物必须在浇灌24h后方可使用。

附录 耐酸混凝土施工配合比及技术指标
水玻璃耐酸混凝土的施工参考配合比及技术指标 附表19-5
材料名称
配合比(重量比)
技术指标
水玻璃
氟硅酸钠
粉 料
骨 料
抗压强度不小于(N/mm2)
浸 酸
安定性
铸石粉
铸石粉：石英粉=1：1
细骨料
粗骨料
水玻璃混凝土
1
1.0
0.15～0.16
2.0～2.2

2.3
3.2
15
合格
2

1.8～2.0
2.4～2.5
3.2～3.3

改性水玻璃耐酸混凝土施工参考配台比 附表19-6
配方序号
配 合 比(重量比)
水玻璃
氟硅酸钠
铸石粉
石英砂
石英石
外加剂
1
100
15
180
250
320
糠醇单体3～5
2
100
15
180
260
330
多经醚化三聚氰胺8
3
100
15
210
230
320
木质素磺酸钙2、水溶性环氧树脂3

注：1．水玻璃的密度(g/cm3)：配方3应为1．42，其他配方应为1．38～1．40。
2．氟硅酸钠纯度以100％计。
3．糠醇单体应为淡黄色(或微棕色液体)，密度1．13～1．14g/cm3，纯度不应小于98。
4．多经醚化三聚氰胺应为微黄色透明液体，固体含量约40％，游离醛不得大于2％，H值应为7～8。
5．水溶性环氧树脂应为黄色透明粘稠液体，固体含量不得小于55％．水溶性(1：10)透明。
6．木质素磺酸钙为黄棕色粉末，密度为1．06g/cm3，碱木素含量应大于55％，pH值应为4～6，
水不溶物含量应小于12％，还原物含量小于12％。

沥青混凝土主要技术指标 附表19-7
项 目
指标
项 目
指 标
抗压强度(N/mm2)
20℃时不小于
50℃时不小于
3
1
饱和吸水率以体积计不大于(％)
浸酸安定性
1．5
合 格

硫磺砂浆、硫磺混凝土参考配合比 附表19-8
材料名称
配 合 比(重量比)
硫 磺
硅质材料
辉绿岩粉
细骨料
石棉绒
聚硫橡胶
粗骨料
硫磺砂浆
硫磺混凝土
50
8.5
8.5
30
0～1
2～3

40～50
50～60
注：也可用硫磺胶泥配制硫磺混凝土。

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