浅谈耐酸混凝土的实用施工技术

陆裕巍

摘要：水玻璃耐酸混凝土是以水玻璃作胶结材料，氟硅酸钠作硬化剂，加之耐酸粉料和耐酸骨料，另掺外加剂按一定比例配合，再经搅拌、成型、养护而成的一种特种混凝土。本文从原材料出发，根据电厂烟道中的实际施工经验，总结了水玻璃耐酸混凝土的配合比，施工技术，养护条件以及相关的细节问题处理。

关键词：原材料；配合比；耐腐机理；对比试块；实际运用；注意事项

水玻璃耐酸混凝土广泛应用于化工行业施工中，如积灰平台、烟道、酸洗槽、贮酸池、电解槽、排酸沟、设备基础等，其原材料取材方便，成本低廉，耐酸性、耐热性能高，可以节约大量不锈钢等金属构件。但其施工原理及诸多细节之处与普通硅酸盐混凝土不同，施工中，工人及技术员在初次接触时，常常因经验不足以及惯性思维，导致质量问题，因此在化工行业中，耐酸混凝土需要更多的推广，以及技术上的深度开发。

一、水玻璃耐酸混凝土与常见硅酸盐混凝土原材料不同，其原材料中所提到的砂、细骨料、粗骨料并非常用的河沙、碎石等，除必须满足物理力学性能的各项技术要求外，还必须具有受酸性介质浸蚀的化学稳定性。

（1）水玻璃白色胶状液体，水玻璃在耐酸混凝土中，模数为2.6~2.8，施工中常使用钠水玻璃，比重以1.38~1.4g/cm³。水玻璃的比重过大或过小都会影响混凝土的强度、耐酸性、抗渗性和收缩性。

（2）氟硅酸钠白色粉状晶体，耐酸混凝土常用工业氟硅酸钠作固化剂，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。

（3）掺合料（耐酸粉料）常用石英粉、辉绿岩粉（又叫铸石粉），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%。

（4）细骨料耐酸混凝土用石英砂（不可用河砂，河砂含泥量过高，并且耐酸率达不到要求），其耐酸率不应小于94%，含水率不应小于1%，不得含有泥土，有机杂质含量必须符合混凝土用砂的技术要求。细骨料的颗粒级配：筛孔尺寸5mm、1.2mm、0.30mm、0.15mm；累计筛余分别为0%～10%、20%～55%、70%～95%、95%～100%。

（5）粗骨料用石英岩、玄武岩、花岗岩等制成的碎石，耐酸率不应小于94%，浸酸安定性合格，含水率不应大于1%，并不得含有泥土，用符合要求的天然石子须经严格筛洗。

二、参考配合比

抗压强度：混凝土抗压强度一般大于20Mpa；通过试验证明；该混凝土只要严格控制配合比及正确施工；并加入适当的改性剂后，抗压强度可达到25Mpa以上，而且早期强度高；1d的强度可达到28d强度的40～50%；3d可达到28d强度的75～80%；但28d后混凝土强度不在增长。

典型配合比

耐酸粉料为石英粉与铸石粉1：1混合而成，细骨料为石英砂，粒径1mm左右，粗骨料为石英石，粒径见上表格。

氟硅酸钠（Na2SiR）掺量与预制温度的关系

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。

我单位使用糠酮单体，作改性外加剂，为淡黄色液体，其纯度为95%～99%，密度为1.29～1.30，通过做对比试验，添加糠酮单体后的耐酸混凝土试块有明显提高。

三、水玻璃耐酸混凝土的抗腐机理

水玻璃的凝结硬化主要经过水解-化合-干燥三个阶段后，产生强度和耐久性。水解反应阶段水玻璃在水解时，其化学反应方程式为：

2Na2O·nSiO2+2（n+1）H2O→4NaOH+nSi（OH）4

氟硅酸钠在水解时，其化学反应方程式为：

Na2SiF6+4H2O→2NaF+4HF+Si（OH）4

化合反应阶段；氢氧化钠与氟化氢反应；其化学反应方程为：

4NaOH+4HF→4NaF+4H2O

综合上述三项反应方程为：

2Na2O·nSiO2+Na2SiF6+2（n+1）H2O→6NaF+（n+1）Si（OH）4

干燥阶段；表面水玻璃在干燥的空气中碳化时，其化学反应方程为：

Na2O·nSiO2+2nH2O+CO2→NaCO3+nSi（OH）4

综上分析，水玻璃与氟硅酸钠起化学反应，生成硅胶Si（OH）4，此种硅胶沉积在耐酸粉料和耐酸粗细骨料的表面，可形成一层硅胶薄膜，由于硅胶具有良好的黏结性，将掺合料和粗细骨粉料相互胶结成整体，无定形硅胶进而脱水变成二氧化硅（SiO2，石英石），使混凝土的强度进一步提高，从而增强了水玻璃混凝土的耐酸性能。

四、水玻璃耐酸混凝土施工运用技术及注意事项

（1）水玻璃耐酸混凝土在施工前应先检查各种原材料的物理性能和受酸性介质浸蚀的化学稳定性是否符合规格。所有原材料必须干燥存放，严禁受潮，建议在室内存放，并底部隔空，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。

（2）水玻璃耐酸混凝土的搅拌宜采用强制式拌合机进行搅拌，其加料顺序：粉料+氟硅酸钠+砂（原材料含水率需严格控制）+石子，干拌1min～1.5min，然后边拌边徐徐加入水玻璃混拌1min～1.5min后，即可出料，并在30min初凝之前使用完毕，在夏季搅拌时间更不宜过长，以免料子发热硬化。

（3）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石英砂，以增强粘结力。

（4）耐酸混凝土在浇筑过程中，应按30CM分层进行并振捣，并及时观察混凝土成型情况。在烟道高度为4M的构造柱浇筑过程中，就发生过水玻璃析出，导致混凝土强度不够的情况，所以针对柱类进行混凝土浇筑时，应分层进行，控制氟硅酸钠与水玻璃的比例，以保证其充分进行化合反应，从而达到强度要求。

（5）耐酸混凝土在养护期间严禁遇水，也需防止太阳直晒或风吹脱水快而产生龟裂。一般养护时间视温度而主要以耐酸混凝土充分固化为目的。水玻璃耐酸混凝土宜在15℃～30℃的干燥环境中施工和养护。10℃～20℃时，养护时间不少于12昼夜；21℃～30℃时，养护时间不少于6昼夜：21℃～35℃时，养护时间不少于3昼夜。