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海工抗腐蝕混凝土添加抗硫酸鹽類(lèi)外加劑
混凝土防腐劑在海工防腐工程中的應(yīng)用技術(shù)
混凝土抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑是在混凝土攪拌時(shí)加入的，用于抵抗硫酸鹽、鹽類(lèi)侵蝕性物質(zhì)作用，提高混凝土耐久性的外加劑，稱(chēng)為混凝土抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑。簡(jiǎn)稱(chēng)抗硫酸鹽外加劑執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JC/T1011-2016；1、在硅酸鹽類(lèi)水泥砂漿或混凝土中摻加一定量的抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑，能抵抗環(huán)境中一定濃度的SO2-4、Cl－、HCO-3、CO2、NH-4、Mg2+以及其它鹽類(lèi)、泛酸類(lèi)的地下水、地表水、海水、污水和含鹽土壤、可溶巖鹽等侵蝕性物質(zhì)對(duì)砂漿或混凝土的侵蝕。
二、摻量：按膠凝質(zhì)量6-8。三、抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑海水或鹽堿地區(qū)環(huán)境水中的硫酸鹽和鎂鹽，對(duì)水泥混凝土具有化學(xué)腐蝕破壞作用，鹽和硫酸鹽還對(duì)混凝土中的鋼筋具有銹蝕破壞作用，所以混凝土采取防腐措施。KFS-1型混凝土防腐蝕劑是由表面劑、無(wú)機(jī)鹽、助劑和載體配制而成的外加劑。在普通硅酸鹽水泥中同時(shí)摻加KFS-1型防腐蝕劑和Ⅱ級(jí)粉煤灰，可使水泥的抗硫酸鹽限濃度（K值）提高到10000～15000mg/l，較普通抗硫酸鹽水泥高4～6倍。防腐蝕劑還具有防止鋼筋銹蝕，抗凍融性能，提高抗?jié)B性和增加強(qiáng)度等作用，適用于沿海、港口及鹽堿地區(qū)耐中、強(qiáng)硫酸鹽侵蝕混凝土的施工。
[應(yīng)用實(shí)例]1
抗侵蝕防腐劑在硫酸電解銅工程中的應(yīng)用
含硫酸蒸氣和凝聚物會(huì)對(duì)電解銅廠的混凝土廠房產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，使廠房及構(gòu)件造成腐蝕性脫落、剝皮、強(qiáng)度降低、鋼筋銹蝕，嚴(yán)重影響建筑物的使用壽命。為解決這一問(wèn)題，在某工程設(shè)計(jì)中采用了42.5強(qiáng)度等級(jí)的普通水泥和32.5強(qiáng)度等級(jí)的礦渣水泥摻用KFS-1蝕防腐劑，配制耐腐蝕混凝土。梁、柱、吊車(chē)梁、預(yù)制頂板用普通水泥摻加KFS-1型抗侵蝕防腐劑，摻量為水泥重量的8％～12％(替代水泥率)，設(shè)計(jì)為C30混凝土?；?、一層板柱、標(biāo)高8.1m上部、高位池(硫酸液池用樹(shù)脂做防護(hù)層)、地面等用礦渣水泥，KFS-1型抗侵蝕防腐劑的摻量為水泥重量的8％～12％(替代水泥率)，設(shè)計(jì)為C20～C25混凝土。電解槽四排總寬18m，長(zhǎng)90m，整個(gè)車(chē)間100多m長(zhǎng)，高度15m。該工程建成投產(chǎn)3年后，混凝土棱角、表層及平整度都完好如初，未見(jiàn)有受腐蝕的跡象。
1、設(shè)計(jì)依據(jù)
根據(jù)侵蝕物質(zhì)的含量和工程環(huán)境，依據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、以及ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的侵蝕物質(zhì)和侵蝕程度依 據(jù)，受硫酸鹽及其他鹽類(lèi)、泛酸類(lèi)侵蝕程度，確定電解銅廠建筑工程分部位為酸性中等腐蝕和強(qiáng)腐蝕，選 用42.5強(qiáng)度等級(jí)的普通水泥和32.5強(qiáng)度等級(jí)的礦渣水泥摻用KFS-1型抗侵蝕防腐劑，配制使用耐腐蝕混凝土。
2、工程混凝土
（1）試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果：采用42.5強(qiáng)度等級(jí)的普通水泥、32.5強(qiáng)度等級(jí)的礦渣水泥摻8％～12％KFS-1型抗侵蝕防腐劑，中砂，骨料粒徑20～40mm配制的混凝土，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C20、C25、C30，車(chē)間不同部位設(shè)計(jì)要求和施工混凝土配合比與強(qiáng)度見(jiàn)表1。配制的普通混凝土，坍落度控制在40～60mm，混凝土流動(dòng)度等工作性能好，強(qiáng)度高，平均強(qiáng)度均超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的135％。
表1 不同部位設(shè)計(jì)要求和混凝土配合比與強(qiáng)度
建筑物
的部位 設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí) 水泥 KFS-1摻量/% 混凝土配合比
水泥：砂：石：KFS-1：水 坍落度/mm 28d平均抗壓/ MPa(％)
基柱 C20 礦32.5 6.5 1:2.18:4.05:0.065:0.59 46 30.9(155)
標(biāo)高8.1m C20 礦32.5 6.5
高位池 C25 礦32.5 6.4 1:1.86:3.60:0.064:0.52 51 34.0(136)
一層梁板柱 C25 礦32.5 6.4
柱①-○16軸 C30 普42.5 6.5 1:2.00:3.89:0.065:0.54 51 42.3(141)
柱 C30
吊車(chē)梁 C30
2）混凝土力學(xué)和抗侵蝕性能：不摻和摻10%KFS-1型抗侵蝕防腐劑的水泥混凝土的各齡期抗壓強(qiáng)度和在侵蝕介質(zhì)中浸泡試體抗壓強(qiáng)度與淡水中養(yǎng)護(hù)試體同齡期強(qiáng)度之比的抗侵蝕系數(shù)見(jiàn)表2，在5%Na2SO4、硫酸介質(zhì)（pH值4.0～4.5）中侵蝕28d和180d的抗侵蝕系數(shù)(K)，摻KFS-1型抗侵蝕防腐劑的混凝土抗蝕系數(shù)均為1.0左右，而不摻的混凝土抗侵蝕性能較差。
表2 摻KFS-1的水泥混凝土強(qiáng)度及抗侵蝕性能
普通水泥/% KFS-1摻量/% 混凝土配合比
水泥(+KFS-1):砂:石:水 坍落度/㎝ 抗壓強(qiáng)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
結(jié)果與分析
摻KFS-1型抗侵蝕防腐劑的混凝土，拌水后能將水泥水化析出大量的氫氧化鈣、高堿性鋁酸鈣等不穩(wěn)定或亞穩(wěn)狀態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的，有利于均質(zhì)、密實(shí)、對(duì)強(qiáng)度起貢獻(xiàn)作用的水泥石結(jié)構(gòu)。這種化學(xué)和物理的綜合作用，起到了抵抗環(huán)境侵蝕性物質(zhì)對(duì)混凝土侵蝕的作用，避免了由硫酸等介質(zhì)對(duì)混凝土的破壞。從試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，不摻和摻KFS-1型抗侵蝕防腐劑的混凝土強(qiáng)度、抗侵蝕系數(shù)以及在工程中的使用結(jié)果，也都表明摻用KFS-1型抗侵蝕防腐劑的混凝土具有較好的抗侵蝕和耐久性能。
4、結(jié)語(yǔ)
該工程交工投產(chǎn)后，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行的驗(yàn)收，以及投產(chǎn)使用后的現(xiàn)場(chǎng)考察表明，摻用KFS-1型抗侵蝕防腐劑的混凝土廠房，在與硫酸蒸氣或空氣侵蝕環(huán)境中含有侵蝕性介質(zhì)作用下，混凝土棱角、表層平整度都完好如初，未見(jiàn)有受腐蝕的跡象，其主要原因如下。
(1)摻入KFS-1型抗侵蝕防腐劑的混凝土，可將水泥水化析出大量的氫氧化鈣、高堿性鋁酸鈣等不穩(wěn)定或亞穩(wěn)狀態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的，有利于均質(zhì)、密實(shí)、對(duì)強(qiáng)度起貢獻(xiàn)作用的水泥石結(jié)構(gòu)。這種化學(xué)和物理的作用，是提高混凝土抗侵蝕、耐久性的措施。
(2)摻入KFS-1型抗侵蝕防腐劑可補(bǔ)償混凝土收縮，減少裂紋和降低孔隙率，阻止侵蝕性物質(zhì)的滲入、擴(kuò)散或同時(shí)，又可以起到保護(hù)鋼筋防止銹蝕的作用。
(3)摻入8％～12％KFS-1型抗侵蝕防腐劑的混凝土抗侵蝕性能大大提高，抗侵蝕系數(shù)大于0.90，可抵抗強(qiáng)侵蝕。工程使用三年后，該電解銅廠第擴(kuò)建工程仍采用摻KFS-1型抗侵蝕防腐劑來(lái)解決腐蝕問(wèn)題；從該工程使用效果以及在污水處理工程的實(shí)例證明，摻入KFS-1型抗侵蝕防腐劑可制備具有高性能、抗侵蝕、自防水的耐久性混凝土。