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盐碱地区混凝土防腐蚀的方法 该添加抗硫酸盐防腐外加剂
时间:2019-05-03 点击次数:559

盐碱地区混凝土防腐蚀的方法 该添加抗硫酸盐防腐外加剂 

一、混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂适用范围

1、在硅酸盐类水泥砂浆或混凝土中掺加一定量的抗硫酸盐类侵蚀防腐剂,能抵抗环境中一定浓度的SO2-4、Cl-、HCO-3、CO2、NH-4、Mg2+以及其它盐类、泛酸类的地下水、地表水、海水、污水和含盐土壤、可溶岩盐等侵蚀性物质对砂浆或混凝土的侵蚀。

2、在硅酸盐类水泥砂浆或混凝土中掺加一定量的抗硫酸盐类侵蚀防腐剂,可用于受环境侵蚀的海港、水利、污水、地下、隧道、引水、道路、桥梁、工业和民用建筑基础等工程。

二、掺量:胶凝质量8-12%。

三、抗硫酸盐类侵蚀防腐剂理化性能 

 

抗硫酸盐类侵蚀防腐剂理化性能要求

项 目

标准指标

实测值

化学成分

氧化镁/%

≤5.0

2.3

氯离子/%

≤0.05

0.01

物理性能

比表面积/(㎡/㎏)

≥300

375

凝结时间

初凝/min

≥45

60

终凝/h

≤10

8

抗压强度比/%

7d

≥90

96

28d

≥100

105

膨胀率/%

1d

≥0.05

0.07

28d

≤0.60

0.54

抗侵蚀性

抗蚀系数(K)

≥0.85

0.88

膨胀系数(E)

≤1.50

1.3

海水或盐碱地区环境水中的硫酸盐和镁盐,对水泥混凝土具有化学腐蚀破坏作用,氯盐和硫酸盐还对混凝土中的钢筋具有锈蚀破坏作用,所以混凝土必须采取防腐措施。

  KFS-1型混凝土防腐蚀剂是由表面活性剂、无机盐、有机助剂和载体配制而成的外加剂。在普通硅酸盐水泥中同时掺加KFS-1型防腐蚀剂和级粉煤灰,可使水泥的抗硫酸盐极限浓度(K值)提高到10000~15000mg/l,较普通抗硫酸盐水泥高4~6倍。防腐蚀剂还具有防止钢筋锈蚀,改善抗冻融性能,提高抗渗性和增加强度等作用,适用于沿海铁路、港口及盐碱地区耐中、强硫酸盐侵蚀混凝土的施工。

一、应用范围

KFS-1型适用于水下或冻线以下基础工程防腐蚀混凝土及适用于有抗冻融要求的防腐蚀混凝土。

二、主要技术指标 

技术性能

试验方法标准

试验项目

指标

耐腐蚀性

GB749-65

抗硫酸盐极限浓度(K值)

10000~15000

防锈蚀性

YBJ231-91

电化学综合评定法

合格

抗冻融性

GBJ82-85

相对动弹性模量(P)

>60%

重量损失率(ΔW)

<5%

减水率

GB8078-127

混凝土减水率

>10%

抗压强度比

>100%

三、使用方法

1、KFS-1型防腐蚀剂应与粉煤灰同时掺入混凝土中,并按TB201-86附录13和《粉煤灰防腐蚀混凝土施工技术暂行规定》施工;

2、防腐蚀剂掺量为水泥与粉煤灰总重量的8~12%;

3、KFS-1型防腐蚀剂不燃、无毒,属非危险品,但不得入口,有效保存期为3年。

 

[应用实例]1

抗侵蚀防腐剂在硫酸电解铜工程中的应用

含硫酸蒸气和凝聚物会对电解铜厂的混凝土厂房产生严重腐蚀,使厂房及构件造成腐蚀性脱落、剥皮、强度降低、钢筋锈蚀,严重影响建筑物的使用寿命。为解决这一问题,在某工程设计中采用了42.5强度等级的普通水泥和32.5强度等级的矿渣水泥掺用KFS-1蚀防腐剂,配制耐腐蚀混凝土。梁、柱、吊车梁、预制顶板用普通水泥掺加KFS-1型抗侵蚀防腐剂,掺量为水泥重量的8%~12%(替代水泥率),设计为C30混凝土。基柱、一层板柱、标高8.1m上部、高位池(硫酸液池用树脂做防护层)、地面等用矿渣水泥,KFS-1型抗侵蚀防腐剂的掺量为水泥重量的8%~12%(替代水泥率),设计为C20~C25混凝土。电解槽四排总宽18m,长90m,整个车间100多m长,高度15m。该工程建成投产3年后,混凝土棱角、表层及平整度都完好如初,未见有受腐蚀的迹象。

1、 设计依据

根据侵蚀物质的含量和工程环境,依据国内外有关标准、以及ISO标准规定的侵蚀物质和侵蚀程度依 据,受硫酸盐及其他盐类、泛酸类侵蚀程度,确定电解铜厂建筑工程分部位为酸性中等腐蚀和强腐蚀,选 用42.5强度等级的普通水泥和32.5强度等级的矿渣水泥掺用KFS-1型抗侵蚀防腐剂,配制使用耐腐蚀混凝土。

2、工程混凝土

(1)试验设计及结果:采用42.5强度等级的普通水泥、32.5强度等级的矿渣水泥掺8%~12%KFS-1型抗侵蚀防腐剂,中砂,骨料粒径20~40mm配制的混凝土,设计强度等级C20、C25、C30,车间不同部位设计要求和施工混凝土配合比与强度见表1。配制的普通混凝土,坍落度控制在40~60mm,混凝土流动度等工作性能好,强度高,平均强度均超过设计强度等级的135%。

表1 不同部位设计要求和混凝土配合比与强度

建筑物
的部位

设计强度等级

水泥

KFS-1掺量/%

混凝土配合比

水泥:砂:石:KFS-1:水

坍落度/mm

28d平均抗压/ MPa(%)

基柱

C20

矿32.5

6.5

1:2.18:4.05:0.065:0.59

46

30.9(155)

标高8.1m

C20

矿32.5

6.5

高位池

C25

矿32.5

6.4

1:1.86:3.60:0.064:0.52

51

34.0(136)

一层梁板柱

C25

矿32.5

6.4

-○16轴

C30

普42.5

6.5

1:2.00:3.89:0.065:0.54

51

42.3(141)

C30

吊车梁

C30

2)混凝土力学和抗侵蚀性能:不掺和掺10%KFS-1型抗侵蚀防腐剂的水泥混凝土的各龄期抗压强度和在侵蚀介质中浸泡试体抗压强度与淡水中养护试体同龄期强度之比的抗侵蚀系数见表2,在5%Na2SO4、硫酸介质(pH值4.0~4.5)中侵蚀28d和180d的抗侵蚀系数(K),掺KFS-1型抗侵蚀防腐剂的混凝土抗蚀系数均为1.0左右,而不掺的混凝土抗侵蚀性能较差。

表2 掺KFS-1的水泥混凝土强度及抗侵蚀性能

普通水泥/%

KFS-1掺量/%

混凝土配合比

水泥(+KFS-1):砂:石:水

坍落度/㎝

抗压强度/MPa

K28d

K180d

3d

7d

28d

5%Ba2SO4

pH4~4.5

5%Na2SO4

pH4~4.5

100

0

1:1.7:3.2:0.46

5.5

13.2

23.1

33.2

0.88

0.91

0.78

0.77

90

10

1:1.7:3.2:0.44

4.8

15.0

26.5

46.3

1.08

1.03

1.01

1.03

 

结果与分析

掺KFS-1型抗侵蚀防腐剂的混凝土,拌水后能将水泥水化析出大量的氢氧化钙、高碱性铝酸钙等不稳定或亚稳状态物质转变成稳定的,有利于均质、密实、对强度起贡献作用的水泥石结构。这种化学和物理的综合作用,起到了抵抗环境侵蚀性物质对混凝土侵蚀的作用,避免了由硫酸等介质对混凝土的破坏。从试验结果可见,不掺和掺KFS-1型抗侵蚀防腐剂的混凝土强度、抗侵蚀系数以及在工程中的使用结果,也都表明掺用KFS-1型抗侵蚀防腐剂的混凝土具有较好的抗侵蚀和耐久性能。

4、结语

该工程交工投产后,对其质量进行的验收,以及投产使用后的现场考察表明,掺用KFS-1型抗侵蚀防腐剂的混凝土厂房,在与硫酸蒸气或空气侵蚀环境中含有侵蚀性介质作用下,混凝土棱角、表层平整度都完好如初,未见有受腐蚀的迹象,其主要原因如下。

(1)掺入KFS-1型抗侵蚀防腐剂的混凝土,可将水泥水化析出大量的氢氧化钙、高碱性铝酸钙等不稳定或亚稳状态物质转变成稳定的,有利于均质、密实、对强度起贡献作用的水泥石结构。这种化学和物理的作用,是提高混凝土抗侵蚀、耐久性的有效措施。

(2)掺入KFS-1型抗侵蚀防腐剂可补偿混凝土收缩,减少裂纹和降低孔隙率,阻止侵蚀性物质的渗入、扩散或渗透。同时,又可以起到保护钢筋防止锈蚀的作用。

(3)掺入8%~12%KFS-1型抗侵蚀防腐剂的混凝土抗侵蚀性能大大提高,抗侵蚀系数大于0.90,可抵抗强侵蚀。工程使用三年后,该电解铜厂第三期扩建工程仍采用掺KFS-1型抗侵蚀防腐剂来解决腐蚀问题;从该工程使用效果以及在污水处理工程的实例证明,掺入KFS-1型抗侵蚀防腐剂可制备具有高性能、抗侵蚀、自防水的耐久性混凝土。

[ 应用实例 2]

海工高性能混凝土抗侵蚀剂的应用

海水中和海岸边的混凝土工程由于长期受 Cl - 侵蚀,混凝土中钢筋锈蚀的现象非常普遍,已建的海港码头等工程多数都达不到设计寿命的要求。据统计,美国每年因混凝土耐久性问题损失数面亿美元,每 4 个建筑中就发生一例钢筋锈蚀破坏。中国每年因混凝土内部钢筋锈蚀导致结构破坏也损失数十亿人民币。研究和实践表明,大幅度提高混凝土的抗渗透性,降低收缩开裂,减少混凝土内部液相中的有害离子成分,阻止 Cl - 在混凝土孔相中的迁移,是改善海工钢筋混凝土抗海水和其他有害介质侵蚀,大幅度延长海工混凝土结构使用寿命的技术关键。

它能大幅度提高海工混凝土施工性、力学性能、抗 Cl - 渗透性、抗化学物质侵蚀性和延长海工钢筋混凝土使用寿命,方便海工混凝土配制施工。

1 、 KFS-1 海工抗侵蚀剂的掺量及技术性能
KFS-1 海工抗侵蚀剂的常用掺量为胶凝材料总量的 6 % ~10 % ( 内掺法,即可以等量替代部分水泥 ) 。掺加该抗侵蚀剂可以极大地提高海工混凝土的抗侵蚀能力,且有助于节约海工混凝土中水泥用量。其技术性能具体如下:
1) 掺加 7.0 %~ 9.0 %的 KFS-1 海工抗侵蚀剂,在保持相同流动性的情况下。能使砂浆抗渗等级提高 300 %以上,使混凝土的抗渗等级提高 400 %,也可用来配制抗渗等级为 P30 以上的防水抗渗混凝土。

2) 掺加 KFS-1 海工抗侵蚀剂,可大幅度降低混凝土中 Cl - 渗透速度,按照《 ASTMl202 混凝土抗 Cl - 渗透性电测法》和《 JTJ275 — 2000 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》中 Cl - 渗透性快速测定方法测得的电通量小于 1000C ,属于渗透性很低的范畴,非常适合于长寿命服役期的海工钢筋混凝土工程。

3) 在保持水泥用量和坍落度不变的情况下,掺加 7.0% ~ 8.0 %的 KFS-1 海工抗侵蚀剂可减少混凝土用水量 15 %~ 23 %。使混凝土 3 天强度提高 150 %以上。 7 天强度提高 120 %左右, 28 天强度提高 40% 以上。
4 )掺加 KFS-1 海工抗侵蚀剂,可以使混凝土在潮湿养护条件下早期产生一定膨胀 (0.01 % ~0.02%) ,补偿后期由于失水干燥引起的部分收缩,从而提高结构物抗裂性、体积稳定性和耐久性。

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