建筑功能材料最终版.docx
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建筑功能材料最终版
《耐酸混凝土报告》
姓名：
裴幸国
学号：
013411137
专业：
无机非金属材料工程
班级：
0134111
土木工程学院
2014年3月12日
一.耐酸混凝土的介绍..........................2
四.施工技术..........................................6
五.耐酸混凝土检测..............................7
六.自己的建议......................................9
一、耐酸混凝土的介绍
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。
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。
二、原材料及其技术要求
2.1水玻璃
水玻璃是由不同比例的碱金属氯化物（简称R）和二氧化硅组成的气硬性胶凝材料，呈无色或淡黄色，灰白色透明或蓝色透明的粘稠液体。
其化学组成可用通式R₂O.nSiO₂表示。
根据碱金属氧化物种类不同，主要可分为钠水玻璃或者钾水玻璃两种。
目前大量使用的是钠水玻璃，硬化后的水玻璃主要成分是二氧化硅。
除了氢氟酸、热磷酸和高级脂肪酸以外，几乎在所有酸性介质中都有较高的稳定性。
以水玻璃为胶凝材料，采用耐酸骨料配置的耐酸混凝土广泛应用于防腐蚀工程中。
对水玻璃的技术要求有两个指标：
2.1.1、模数（M）M=A×1.032/D
A:
二氧化硅的百分含量
D:
氧化钠的百分含量
模数是水玻璃的一个重要技术指标，它的大小直接决定着水玻璃的品质及物理化学性能。
提高模数，意味着胶体组分相对增多、晶体组分相对减少，粘结能力与强度及耐酸、耐热等性能随之提高，但因粘度大使可溶性相应降低，M只太大不利施工，会导致性能下降。
因此水玻璃在耐酸混凝土中，模数为2.6～2.8为准。
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。
2.1.2比密度
比密度是水玻璃的另一个重要技术指标，表示固体水玻璃在其水溶液中的含量或称浓度。
它的大小与水玻璃溶液中溶解的固体玻璃总量及化学组成有关。
比密度用波美密度计测定。
水玻璃的比密度越大，及有效成分Na₂O.nSiO₂含量越多，则水玻璃的粘度越大。
水玻璃的比密度对其性能的影响规律与模数的影响相同.同样水玻璃的比密度不宜太大，在1.38～1.45之间为宜。
2.2固化剂
作为一种气硬性胶凝材料，液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，这一过程进行的很慢，为了加速硬化，常加入氟硅酸钠作为水玻璃的固化剂。
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。
氟硅酸钠外观为白、浅黄色或浅灰色粉末，其水溶液呈酸性，Ph=3氟硅酸钠质量的好坏，主要看其纯度和细度。
2.3耐酸骨料
水玻璃耐酸混凝土用的骨料，一般为天然耐酸岩或人造耐酸石材破碎而成。
一般来说，骨料中二氧化硅含量较高，氧化钙含量较低时，其耐酸性能较好。
有耐酸粉料和耐酸粗、细骨料两种
2.3.1耐酸粉料
耐酸粉料是水玻璃耐酸混凝土必不可少的填充材料，更是耐酸胶泥唯一的填充材料。
主要是由耐酸矿物、陶瓷、铸石或含石英质高的石料等组成。
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%。
2.3.2耐酸粗、细骨料
对耐酸粗、细骨料的主要要求是耐酸高度和不含泥。
用作耐酸粗骨料的有石英石、花岗岩、耐酸砖块等。
耐酸细骨料常用石英砂，一般工程可用黄沙，但需经严格筛选，并作必要的耐蚀检验。
主要技术指标如下表1;
表一：
耐酸粗、细骨料的主要指标
指标名称
细骨料指标
粗骨料指标
耐酸度
≧94%
≧94%
空隙率
≦40%
≦45%
含泥量
不允许有
不允许有
相对湿度
≦2%
≦1%
吸水率
—
≦2%
浸酸后的安定性
—
无裂缝或掉角
外观检查
—
无风化和非耐酸夹层
2.4外加剂
水玻璃混凝土具有良好的耐酸、耐高温与抗冲击性能，但其抗渗性能较差。
为此可在水玻璃中掺入少量外加剂，或者在骨料中掺入少量含活性物质的矿渣粉或者有机物。
外加剂大体可以分为四类：
1.呋喃类有机单体：
糠醇、糠醛丙酮及其两者的混合物。
2.水溶性低聚物：
水溶性氨聚醛低聚物、水溶性聚酰胺等
3、高分子化合物：
水溶性环氧树脂、呋喃树脂等。
4.烷芳磺酸盐：
木质素磺酸钙、亚甲基二萘磺酸钠等
三、配合比设计
3.1设计要求
根据土木工程对耐酸混凝土的特殊要求，在设计配合比时要考虑以下几点要求：
（1）耐酸混凝土应具有良好的抗稀酸、抗水稳定性。
（2）耐酸混凝土具有适宜的强度和耐水性。
（3）所选择的配合比应为混凝土的施工操作提供必要的条件。
（4）配合比设计应最大限度地降低混凝土的造价。
3.2设计原则
（1）胶凝材料——水玻璃
（2）固化剂——氟硅酸钠
（3）耐酸粉料
（4）耐酸粗、细骨料
（5）外加剂
3.3配合比设计方案
耐酸混凝土配合比一般可参考经验配合比选择，再经过试验调整，最后确定出适合的配合比方案。
水玻璃耐酸混凝土的典型配合比（质量比）为：
水玻璃1.0，氟硅酸钠0.15～0.16，耐酸粉料1.8～2.2，细骨料2.3～2.7，粗骨料3.2～3.3
4、施工技术
（1）水玻璃耐酸混凝土宜采用强制式搅拌机拌合，按配合比先将粉料、粗细骨料与氟硅酸钠加入拌合机内干拌均匀，然后加入水玻璃湿拌1分钟以上直至均匀为止，搅拌时间为4~5分钟。
水玻璃耐酸混凝土在施工前应先检查各种原材料是否符合规格。
所用的粗、细骨料和耐酸粉料在存、堆放期间必须注意切勿使水泥、石灰等碱性材料和稻草、麻袋布、泥土等杂物混入,以免影响耐酸性能。
在浇筑前应按重量配合比进行少量试样,观察其稠度是否适宜,材糭錛蝊料应有专人负责称量,特别要注意不可遗漏氟硅酸钠。
（2）水玻璃耐酸混凝土的初凝较快，浇筑过程必须在加入水玻璃起30min之内完成。
模板与混凝土接触面应涂以非碱性矿物油脱模剂，钢筋或预埋件应防锈并涂刷环氧树脂漆。
（3）耐酸贮槽的浇筑应一次完成，并连续浇筑，不留施工缝为宜。
必须留施工缝时，需在下次浇筑前将风凿毛，清理干净后涂一层同类型水玻璃胶泥，稍干后再继续浇筑。
（4）水玻璃耐酸混凝土在不同温度下的拆模时间如下表：
环境温度
拆模时间
10～15℃
≥5d
16～20℃
≥3d
21～30℃
≥2d
31～35℃
≥1d
（5）水玻璃耐酸混凝土施工完毕后应进行养护，不同温度下的养护期见下表：
环境温度
养护时间
10～20℃
12d
21～30℃
6d
31～35℃
3d
（6）水玻璃耐酸混凝土经养护硬化后，应进行酸化处理以提高其制品的性能。
一般情况下水玻璃和氟硅酸钠的化学反应难以进行完全,反应率一般仅达到70%～80%左右。
在耐酸材料中留有未参加反应的游离水玻璃和氟硅酸钠,以及在硬化过程中产生的可溶性物质（氟化钠）等。
据测定,经过养护后的耐酸混凝土,其孔隙率还达15%以上。
酸化处理,是使未参加反应的水玻璃、氟硅酸钠以及反应过程中产生的氟化钠通过酸化处理后,酸和水玻璃作用,转化为具有胶凝性能的硅酸凝胶和盐,填充于混凝土孔隙中,同时,使有害的氟化钠变成盐类析出,增强材料抵抗腐蚀介质的作用。
（7）工程质量要求：
当无设计规定时，耐酸混凝土的抗压强度不低于15MPa，浸酸后抗压强度的降低应不大于20%，外观检查应无裂纹或掉角。
五、耐酸混凝土检测
破坏性的就是凿开了，可以检查钢筋、保护层厚度、混凝土密实情况等；无损检测：
5.1回弹法
回弹法是以在混凝土结构或构件上测得的回弹值和碳化深度来评定混凝土结构或构件强度的一种方法，它不会对结构或构件的力学性质和承载能力产生不利影响，在工程上已得到广泛应用。
5.2超声波法
超声波法检测混凝土常用的频率为20～250kHz，它既可用于检测混凝土强度，也可用于检测混凝土缺陷。
5.3超声回弹综合法
回弹法只能测得混凝土表层的强度，内部情况却无法得知，当混凝土的强度较低时，其塑性变形较大，此时回弹值与混凝土表层强度之间的变化关系不太明显；超声波在混凝土中的传播速度可以反映混凝土内部的强度变化，但对强度较高的混凝土，波速随强度的变化不太明显。
如将以上两种方法结合，互相取长补短，通过实验建立超声波波速—回弹值—混凝土强度之间的相关关系，用双参数来评定混凝土的强度，即为超声回弹综合法。
实践表明该法是一种较为成熟、可靠的混凝土强度检测方法。
5.4雷达法
钢筋混凝土雷达多采用1GHz及以上的电磁波，可探测结构及构件混凝土中钢筋的位置、保护层的厚度以及孔洞、酥松层、裂缝等缺陷。
它首先向混凝土发射电磁波，当遇到电磁性质不同的缺陷或钢筋时，将产生反射电磁波，接收此反射电磁波可得到一波形图，据此波形图可得知混凝土内部缺陷的状况及钢筋的位置等。
雷达法主要是根据混凝土内部介质之间电磁性质的差异来工作的，差异越大，反射波信号越强。
雷达法检测混凝土其探测深度较浅，一般为20cm以内，探地雷达使用较低频率电磁波，探测深度可稍大些。
此外，该法受钢筋低阻屏蔽作用影响较大，且仪器本身价格昂贵，故实际工程上应用的并不多。
5.5冲击回波法
冲击回波法是用一钢珠冲击结构混凝土的表面，从而在混凝土内产生一应力波，当该应力波在混凝土内遇到波阻抗差异界面即混凝土内部缺陷或混凝土底面时，将产生反射波，接收这种反射波并进行快速傅里叶变换（FFT）可得到其频谱图，频谱图上突出的峰值就是应力波在混凝土内部缺陷或混凝土底面的反射形成的，根据其峰值频率可计算出混凝土缺陷的位置或混凝土的厚度。
由于该法采用单面测试，特别适合于只有一个测试面如路面、护坡、底板、跑道等混凝土的检测。
5.6红外成像法
自然界中任何高于绝对零度（-273℃）的物体都是红外线的辐射源，它们都向外界不断地辐射出红外线。
红外线是介于可见光与微波之间的电磁波，其波长为0.76~1000μm，频率为4×1014~3×1011Hz。
混凝土红外线无损检测是通过测量混凝土的热量及热流来判断其质量的一种方法。
当混凝土内部存在某种缺陷时，将改变混凝土的热传导，使混凝土表面的温度场分布产生异常，用红外成像仪测出表示这种异常的热像图，由热像图中异常的特征可判断出混凝土缺陷的类型及位置特征等。
这种方法属非接触无损检测方法，可对检测物进行上下、左右的连续扫测，且白天、黑夜均可进行，可检测的温度为-50~2000℃，分辨率可达0.1~0.02℃，是一种检测精度较高、使用较方便的无损检测方法，并具有快速、直观、适合大面积扫测的特点，可用于检测混凝土遭受冻害或火灾等损伤的程度以及建筑物墙体的剥离、渗漏等。
5.7拔出法
拔出法用于检测混凝土的强度，它是将安装在混凝土体内的锚固件拔出，测定其极限抗拔力，然后根据预先建立的混凝土极限拔出力与其抗压强度之间的相关关系来测定混凝土强度的一种半破损（局部破损）检测方法。
大量实验表明：
极限拔出力与混凝土抗压强度之间确实存在着某种近似线性的对应关系，这就为该方法的应用提供了坚实的基础。
拔出法可分为预埋拔出法及后装拔出法两种，预埋拔出法是指预先将锚固件埋入混凝土内的拔出法，后装拔出法是指在已硬化的混凝土上钻孔，然后在其上安装锚固件的拔出法。
前者主要适用于成批、连续生产的混凝土结构
构件的强度检测，后者可用于新、旧混凝土各种构件的强度检测。
拔出法一般不宜直接用于遭受冻害、化学腐蚀、火灾等损伤混凝土的检测。
5.8钻芯法
钻芯法是利用专用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头，在结构混凝土上钻取芯样以检测混凝土强度和缺陷的一种检测方法。
它可用于检测混凝土的强度，结构混凝土受冻、火灾损伤的深度，混凝土接缝及分层处的质量状况，混凝土裂缝的深度、离析、孔洞等缺陷。
该方法直观、准确、可靠，是其他无损检测方法不可取代的一种有效方法。
钻芯法检测混凝土费用较高，费时较长，且对混凝土造成局部损伤，因而大量的钻芯取样往往受到限制，可利用其他无损检测方法如超声法与钻芯法结合使用，以减少钻芯数量，另一方面钻芯法的检测结果又可验证其他无损检测方法如超声法的检测结果，以提高其检测的可靠性。
六、几点建议
6.1 在施工中严格控制混凝土及砂浆的水灰比、养护温度和湿度。
水灰比的控制:
混凝土拌合物中的含水量若超过水泥石及湿润混凝土中固体成分所需的水量,就会产生过剩水,一旦机械搅拌作用停止后,即开始分离,这时粗骨料的颗粒在水泥净浆中沉淀,而水泥颗粒则沉淀在水中,这些过程完成之后,在混凝土的拌合物表面留下一层水。
在骨料颗粒的水平表面下面也有一夹层水。
在水泥石硬化之后,这些颗粒之间的水夹层就变成所谓的接触空隙,成为水的迁移和腐蚀性液体进入混凝土的主要通道。
在不适当的温度和湿度中硬化,是影响混凝土抗蚀性的另一原因。
在硬化期间,如果缺少水分和温度过高,就会在水泥石中形成大孔隙结构,致使混凝土渗透性增高,而使抗蚀性下降。
因此,严格控制水灰比,养护温度和湿度是保证混凝土和砂
浆、胶泥质量的一个重要因素。
6.2 水玻璃类材料不耐碱,在呈碱性的基层上使用,碱会与水玻璃、氟硅酸钠起反应使之粘结力受破坏,在结合层处形成疏松夹层。
使用时要在基层上设置隔离层,沥青涂料或环氧玻璃钢。
但是水玻璃材料与沥青、环氧类材料间粘结力差,因此,施工时需在沥青层上或未固化的环氧涂层上均匀稀撒一些热砂,以增强粘结力。
在隔离层表面先均匀涂刷一遍水玻璃稀胶泥打底,并干燥12h以上。
水玻璃胶泥和砂浆抹面时不宜太厚,立面每层不大于5mm,平面每层不大于10mm。
涂抹应按同一方向连续抹平压实,在涂抹下一层前,应薄涂
一层水玻璃稀胶泥,并间隔12h以上。
6.3 采用改性水玻璃,可有效提高水玻璃耐酸混凝土的密实性和抗酸液渗透能力。
常用的水玻璃密实剂有:
亚甲基二萘磺钠（NNO）、六羟树脂（六甲氧甲基三聚氰胺）、糠醇和木质素磺酸钙（木钙）等。
配制改性水玻璃密实性混凝土程序和要求与配制普通水玻璃耐酸混凝土相同。
质量要求:
显气孔于率不大于50%;抗渗标号不小于1.5MPa;抗压强度不小于20MPa
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