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鹽堿地區(qū)混凝土防腐蝕的方法 該添加抗硫酸鹽防腐外加劑
一、混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑適用范圍
1、在硅酸鹽類水泥砂漿或混凝土中摻加一定量的抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑，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、泛酸類的地下水、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。
2、在硅酸鹽類水泥砂漿或混凝土中摻加一定量的抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑，可用于受環(huán)境侵蝕的海港、水利、污水、地下、、引水、道路、橋梁、工業(yè)和民用建筑基礎(chǔ)等工程。
二、摻量：按膠凝質(zhì)量8-12%。
三、抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑理化
抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑理化要求
項(xiàng) 目 | 標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo) | 實(shí)測(cè)值 | ||
化學(xué)成分 | 氧化鎂/% | ≤5.0 | 2.3 | |
氯離子/% | ≤0.05 | 0.01 | ||
物理 | 比表面積/（㎡/㎏） | ≥300 | 375 | |
凝結(jié)時(shí)間 | 初凝/min | ≥45 | 60 | |
終凝/h | ≤10 | 8 | ||
抗壓強(qiáng)度比/% | 7d | ≥90 | 96 | |
28d | ≥100 | 105 | ||
膨脹率/% | 1d | ≥0.05 | 0.07 | |
28d | ≤0.60 | 0.54 | ||
抗侵蝕性 | 抗蝕系數(shù)（K） | ≥0.85 | 0.88 | |
膨脹系數(shù)（E） | ≤1.50 | 1.3 | ||
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，氯鹽和硫酸鹽還對(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，提高抗?jié)B性和增加強(qiáng)度等作用，適用于沿海鐵路、港口及鹽堿地區(qū)耐中、強(qiáng)硫酸鹽侵蝕混凝土的施工。
一、應(yīng)用范圍
KFS-1型適用于水下或凍線以下基礎(chǔ)工程防腐蝕混凝土及適用于有抗凍融要求的防腐蝕混凝土。
二、主要技術(shù)指標(biāo)
技術(shù) | 試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) | 試驗(yàn)項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
耐腐蝕性 | GB749-65 | 抗硫酸鹽限濃度（K值） | 10000～15000 |
防銹蝕性 | YBJ231-91 | 電化學(xué)綜合評(píng)定法 | 合格 |
抗凍融性 | GBJ82-85 | 相對(duì)動(dòng)彈性模量（P） | ＞60% |
重量損失率（ΔW） | ＜5% | ||
減水率 | GB8078-127 | 混凝土減水率 | ＞10% |
抗壓強(qiáng)度比 | ＞100% |
三、使用方法
1、KFS-1型防腐蝕劑應(yīng)與粉煤灰同時(shí)摻入混凝土中，并按TB201-86附錄13和《粉煤灰防腐蝕混凝土施工技術(shù)暫行規(guī)定》施工；
2、防腐蝕劑摻量為水泥與粉煤灰總重量的8～12%；
3、KFS-1型防腐蝕劑不燃、，屬非危險(xiǎn)品，但不得入口，保存期為3年。
[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。為解決這一問題，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90m，整個(gè)車間100多m長，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)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、泛酸類侵蝕程度，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)度等工作好，強(qiáng)度高，平均強(qiáng)度均超過設(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 | 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 | |||||
吊車梁 | C30 |
2）混凝土力學(xué)和抗侵蝕：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較差。
表2 摻KFS-1的水泥混凝土強(qiáng)度及抗侵蝕
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，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。
4、結(jié)語
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，該電解銅廠第三期擴(kuò)建工程仍采用摻KFS-1型抗侵蝕防腐劑來解決腐蝕問題；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、抗侵蝕、自防水的耐久性混凝土。
[ 應(yīng)用實(shí)例 2]
海工高混凝土抗侵蝕劑的應(yīng)用
海水中和海岸邊的混凝土工程由于長期受 Cl - 侵蝕，混凝土中鋼筋銹蝕的現(xiàn)象非常普遍，已建的海港碼頭等工程多數(shù)都達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美每年因混凝土耐久性問題損失數(shù)面億美元，每 4 個(gè)建筑中發(fā)生一例鋼筋銹蝕破壞。中每年因混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞也損失數(shù)十億幣。研究和實(shí)踐表明，大幅度提高混凝土的抗性，降低收縮開裂，減少混凝土內(nèi)部液相中的有害離子成分，阻止 Cl - 在混凝土孔相中的遷移，是海工鋼筋混凝土抗海水和其他有害介質(zhì)侵蝕，大幅度延長海工混凝土結(jié)構(gòu)使用的技術(shù)關(guān)鍵。
它能大幅度提高海工混凝土施工性、力學(xué)、抗 Cl - 性、抗化學(xué)物質(zhì)侵蝕性和延長海工鋼筋混凝土使用，方便海工混凝土配制施工。
1 、 KFS-1 海工抗侵蝕劑的摻量及技術(shù)
KFS-1 海工抗侵蝕劑的常用摻量為膠凝材料總量的 6 ％ ~10 ％ ( 內(nèi)摻法，即可以等量替代部分水泥 ) 。摻加該抗侵蝕劑可以大地提高海工混凝土的抗侵蝕能力，且有助于節(jié)約海工混凝土中水泥用量。其技術(shù)具體如下：
1) 摻加 7.0 ％～ 9.0 ％的 KFS-1 海工抗侵蝕劑，在保持相同流動(dòng)性的情況下。能使砂漿抗?jié)B等級(jí)提高 300 ％以上，使混凝土的抗?jié)B等級(jí)提高 400 ％，也可用來配制抗?jié)B等級(jí)為 P30 以上的防水抗?jié)B混凝土。
2) 摻加 KFS-1 海工抗侵蝕劑，可大幅度降低混凝土中 Cl - 速度，按照《 ASTMl202 混凝土抗 Cl - 性電測(cè)法》和《 JTJ275 — 2000 海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》中 Cl - 性快速測(cè)定方法測(cè)得的電通量小于 1000C ，屬于性很低的范疇，非常適合于長服役期的海工鋼筋混凝土工程。
3) 在保持水泥用量和坍落度不變的情況下，摻加 7.0% ～ 8.0 ％的 KFS-1 海工抗侵蝕劑可減少混凝土用水量 15 ％～ 23 ％。使混凝土 3 天強(qiáng)度提高 150 ％以上。 7 天強(qiáng)度提高 120 ％左右， 28 天強(qiáng)度提高 40% 以上。
4 ）摻加 KFS-1 海工抗侵蝕劑，可以使混凝土在潮濕養(yǎng)護(hù)條件下早期產(chǎn)生一定膨脹 (0.01 ％ ~0.02%) ，補(bǔ)償后期由于失水干燥引起的部分收縮，從而提高結(jié)構(gòu)物抗裂性、體積穩(wěn)定性和耐久性。
