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第12章 特种混凝土施工工艺(1)

(一)耐酸混凝土施工

耐酸混凝土是指对酸类侵蚀性介质具有耐腐蚀能力的混凝土,通常用于设备基础、楼地面面层以及化工、冶金等工业建筑中的大型设备(贮酸槽、反应塔等)和构筑物的外壳和内衬、防腐蚀池槽等。

建筑工程中常用的耐酸混凝土有水玻璃混凝土、硫磺混凝土和沥青混凝土等,本书介绍水玻璃混凝土。

1.原材料

(1)水玻璃

水玻璃为混凝土的胶结料,外观为青灰或黄灰色粘稠液体,密度以(1.38—1.4)伊103千克/米3为宜,模数(即二氧化硅与氧化钠的克分子量比)以2.6—2.8为宜。

(2)氟硅酸钠

氟硅酸钠是混凝土中水玻璃的促硬剂,外观为白、浅灰或浅黄色粉末,其质量好坏与纯度和细度有关。其纯度应不小于95%,游离酸(折合为HCl)不大于0.3%,含水率不大于1%,其颗粒通过2500孔/厘米2筛子的筛余量应不大于10%。如果受潮结块,应在不高于60益的温度下,烘干、脱水、研细、过筛。

(3)耐酸粉料

耐酸粉料要求其细度大,耐酸度高,常用的有石英粉、辉绿岩粉、瓷粉、安山岩粉等。其耐酸率应不小于94%,含水率不大于0.5%,颗粒通过1600孔/厘米2筛的筛余量应不大于5%,4900孔/厘米2筛的筛余量应为10%—30%。

(4)耐酸细骨料

常用的有石英砂和天然砂,其耐酸率应不小于94%,含水率不大于1%,并不得含有泥土,天然砂含泥量不得大于1%,级配要求应符合规定。

(5)耐酸粗骨料

常用的有石英石、花岗石、碎瓷片、耐酸砖块等,其耐酸率应不小于94%,含水率不大于0.5%,不得含有泥土,浸酸后安定性应合格。其级配要求符合表4.2规定,最大粒径应不超过结构最小尺寸的1/4和钢筋净距的3/4,用于楼地面面层时不超过25毫米,且小于面层厚度的2/3。

2.对配合比的要求

在选择配合比时,必须考虑:使耐酸混凝土具有良好的抗酸和抗水稳定性;使耐酸混凝土具有适宜的强度。混凝土的配合比应由试验室确定,并满足下述原则:

水玻璃用量应根据施工时的坍落度而定,一般每立方米混凝土用250—300千克。水玻璃用量过少会使混凝土和易性差,用量过多则耐酸和耐水性差。

于氟硅酸钠的用量宜为水玻璃用量的15%—16%,用量太多时强度增长不明显,硬化加快,导致操作困难。

耐酸粉料的用量每立方米混凝土一般为450—500千克,用量过少则塑性差,用量过多则粘性大,均造成操作困难、影响密实度。

耐酸粗、细骨料和耐酸粉料的混合物,用振动法使其密实到体积不变时的空隙率,不得超过22%。

3.水玻璃混凝土的施工要点

(1)基层处理

浇灌耐酸混凝土的基层表面应坚固密实,平整干燥,无污垢。由于水玻璃类材料不耐碱,在呈碱性的水泥砂浆或混凝土基层上铺设水玻璃混凝土时,应设置油毡、沥青涂料等隔离层。施工时,应先在隔离层或金属基层上涂刷两道稀胶泥(水玻璃:氟硅酸:耐酸粉料=1:0.15:1),两道之间的间隔时间为6—12小时。

(2)支模与埋件处理

水玻璃混凝土终时间较长,侧压力大,模板应支撑牢固,拼缝严密,表面平整,支模后模板与混凝土接触的表面要涂刷一层非碱性矿物油脱模剂。预埋件必须除锈,由于氟硅酸钠对钢铁材料有腐蚀作用,埋件除锈后,表面还必须涂刷环氧类或过氯乙烯漆等。

(3)拌制

严格按确定的配合比计量。每次拌和量不宜太多。配制好的混凝土,不允许稠时再加水玻璃,稀时加粉料,并需在30分钟(自加入水玻璃算起)内用完。

于水玻璃混凝土宜使用机械拌制,先将水泥、氟硅酸钠、耐酸粉料及粗、细骨料搅拌2分钟,再加入水玻璃,搅拌2—3分钟到颜色均匀为止。

4.浇捣

水玻璃混凝土的浇筑应分层连续浇捣。当采用插入式振捣器时,每层厚度应不大于200毫米;采用平板振捣器或人工捣实时,每层浇灌厚度不大于100毫米。混凝土振捣的密实程度,应使混凝土表面露浆,并排出大量气泡为止。采用机械振捣坍落度不应大于10毫米。采用人工振捣坍落度不应大于20毫米。在混凝土初前应对表面进行一次抹平并压光。

于大面积的地面工程应分仓间隔浇捣,这样既方便施工,又可避免和减少水玻璃混凝土在硬化过程中收缩而产生裂缝。分格缝内可嵌入聚氯乙烯胶泥或沥青胶泥。

水玻璃混凝土设备基础和贮槽必须按高度要求分层连续浇捣,一次完成,不得留施工缝。上一层应在下一层初前浇灌。

5.拆模

混凝土浇捣后,拆模的时间为:气温在10—15益不少于5天,18—20益时不少于3天,21—30益时不少于2天,31—35益时不少于1天。拆模后如有蜂窝或麻面、裂纹等缺陷,应将该处混凝土凿去,清除干净,薄涂一层水玻璃稀胶泥,待稍干后,用水玻璃胶泥或砂浆进行修补。

6.养护及酸处理

水玻璃混凝土宜在15—30益的干燥环境中养护,温度低于10益时应采取冬季施工措施。养护时间为:气温10—20益时不少于12天;20—30益时不少于6天;31—35益时不少于3天。养护期间应防水、防雨、防暴晒,严禁用蒸气养护,防止冲击和震动。水玻璃混凝土经养护硬化后,须进行酸化处理,使表面形成一层坚硬致密的硅胶层,以增强抗酸能力。一般用浓度为30%—35%的硫酸或浓度为15%—25%的盐酸或浓度为40%的硝酸为处理液,均匀涂刷于表面不少于4次,每次间隔时间为8—12小时,每次处理前应清除掉表面析出的白色结晶物。浇酸时要注意安全,操作人员要穿戴防酸手套、防酸靴和防毒口罩。

(二)补偿收缩混凝土施工

补偿收缩混凝土绝大多数是用膨胀水泥制成的,在硬化过程中具有适度膨胀性能,可以抵消混凝土的全部或大部分收缩,因而避免或大大减轻混凝土的干裂(混凝土的裂缝主要是由收缩引起的)。此外,补偿收缩混凝土还具有良好的抗渗性和早期强度,在工业与民用建筑的地下防水工程、地下建筑、水池、水塔、水场、机场、接缝、接头、底座、修补堵漏、压力灌浆和混凝土后浇缝等方面得到了广泛的应用。

1.补偿收缩混凝土的原材料

补偿收缩混凝土是由膨胀水泥或水泥加膨胀剂、水、砂、石组成。配制补偿收缩混凝土的膨胀水泥和臌胀剂有明矾石膨胀水泥、硫铝酸盐水泥、低热微膨胀石膏矿渣水泥、硅酸盐自应力水泥等。

(1)明矾石膨胀水泥

硅酸盐水泥熟料、天然明矾石、石膏和粒化高炉矿渣(或粉煤灰)按适当比例磨细制成的、具有膨胀性能的水硬性胶材料,称明矾石膨胀水泥。明矾石水泥混凝土有良好的抗渗性,能承受2.5兆帕的水压,相同水泥用量的普通水泥混凝土,只能承受1.2兆帕的水压。此外,明矾石水泥的水化热较低,故有利于冷缩的补偿。明矾石水泥混凝土中没有钢筋锈蚀的问题,其他性能与普通水泥混凝土相近,因此作为一种补偿收缩用的水泥混凝土,具有很大的发展前途。

(2)硅酸盐自应力水泥

硅酸盐自应力水泥的膨胀力较大,主要用于配制自应力水泥混凝土和制造自应力压力管。其配比为:水泥熟料85%—88%,矾土水泥6%—7.5%,二水石膏6%—7.5%。根据膨胀组分的多少自由膨胀率可达(5—25)伊10—4,限制膨胀率最大达(2—5)伊10—4,提高了设计抗渗等级,因此能满足补偿收缩混凝土的防渗和防裂的要求。

(3)低热微膨胀石膏矿渣水泥

低热微膨胀石膏矿渣水泥是介于矿渣硅酸盐水泥与石膏矿渣水泥之间的一种水泥。这种水泥的特点是水化热低于微膨胀水泥,并且温升较慢,持续时间较长,有利于冷缩的补偿。

我是混凝土工能手摇108同时具有低热与微膨胀两个特点,特别适用于大体积混凝土的冷缩补偿。

(4)硫铝酸盐早强鄄微膨胀鄄自应力水泥

这种水泥是以无水硫酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的熟料,外掺二水石膏制成。按石膏掺量的多少,分别得到早强、微膨胀和自应力三种特性。这种水泥的缺点是抗风化能力差,贮运时必须注意防潮。

2.补偿收缩混凝土的施工

(1)配制

配制补偿收缩混凝土时,除应遵守普通混凝土关于原材料、配合比和拌和等方面规定外,尚应针对补偿收缩混凝土的特点,注意下列事项:

水泥用量对膨胀率的影响很大,故水泥称量必须准确,误差不得超过1%。如果是直接掺入膨胀剂,则称量的误差应更小,以保证设计规定的膨胀率。

于补偿收缩混凝土的需水量较大,拌和水应比相同坍落度的普通混凝土多10%—15%。但是增加水量会增大水灰比,使膨胀率减少和干缩率增加。所以,应在操作条件允许的前提下尽量少加水,或掺加减水剂。

选择骨料应使其不对膨胀率和干缩率带来不利影响。如砂岩骨料就会降低膨胀率,海砂则会加大干缩率。一般情况下骨料采用间断级配有利于提高膨胀性能。

外加剂的选用应慎重,一般需通过试验后才能使用。

进行补偿配合比设计时,可采用试配法。在试配时,要核对坍落度并制作强度试件、自由膨胀率试件和限制膨胀率试件。试件均符合设计要求时,再经过现场试拌进行调整,确定施工配合比。

(2)构造要求

补偿收缩混凝土结构的构造要求如下:

宜采用变形钢或焊接钢筋网(钢丝网)。如配筋集中于构件的一侧,在不配筋的一侧应加配少量补偿收缩钢筋。在地面或路面中配置补偿收缩钢筋时,宜配制在上表面即厚度的1/3处。

于开孔和角隅附近最容易开裂,可在对角线的垂直方向上配置钢筋,也可加密开孔四周的结构钢筋。

除按照设计规范设置隔断缝以外,在板、柱或板、墙连接处,为了预防膨胀也应设置隔断缝,使其互相不粘结。隔断缝的作法可用沥青厚纸或纤维板嵌入。在柱墙的连接部位,亦可酌加钢筋以抵抗可能发生的挤压力。

补偿收缩混凝土板的施工缝应与普通混凝土板同样处理,但缝距可以增大。温度变化较小时可连续浇筑1500米2;温度变化较大时亦可连续浇筑650—1100米2。板的长宽比不得超过3:1,有时亦可改变配筋来放宽长宽比的限值。

补偿收缩混凝土需留设伸缩缝,但间距可大于普通混凝土,在露天温度和湿度变化较大的地方,伸缩缝最大间距可为30米;在室内则可达60米。

(3)施工浇筑

补偿收缩混凝土浇筑时,除应遵照普通混凝土的施工规程外,还应注意下列事项:

在浇筑之前,应将所有与混凝土接触的物件充分加以湿润。与老混凝土的接触面宜保湿12—14小时。

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