海工抗腐蝕混凝土添加抗硫酸鹽類外加劑
混凝土防腐劑在海工防腐工程中的應(yīng)用技術(shù)
混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑是在混凝土攪拌時加入的，用于抵抗硫酸鹽、鹽類侵蝕性物質(zhì)作用，提高混凝土耐久性的外加劑，稱為混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑。簡稱抗硫酸鹽外加劑執(zhí)行標準：JC/T1011-2016；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，對水泥混凝土具有化學腐蝕破壞作用，鹽和硫酸鹽還對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摻加KFS-1型防腐蝕劑和Ⅱ級粉煤灰，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性和增加強度等作用，適用于沿海、港口及鹽堿地區(qū)耐中、強硫酸鹽侵蝕混凝土的施工。
[應(yīng)用實例]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對電解銅廠的混凝土廠房產(chǎn)生嚴重腐蝕，使廠房及構(gòu)件造成腐蝕性脫落、剝皮、強度降低、鋼筋銹蝕，嚴重影響建筑物的使用壽命。為解決這一問題，在某工程設(shè)計中采用了42.5強度等級的普通水泥和32.5強度等級的礦渣水泥摻用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)計為C30混凝土。基柱、一層板柱、標高8.1m上部、高位池(硫酸液池用樹脂做防護層)、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)計為C20～C25混凝土。電解槽四排總寬18m，長90m，整個車間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)計依據(jù)
根據(jù)侵蝕物質(zhì)的含量和工程環(huán)境，依據(jù)國內(nèi)外有關(guān)標準、以及ISO標準規(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腐蝕，選 用42.5強度等級的普通水泥和32.5強度等級的礦渣水泥摻用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）試驗設(shè)計及結(jié)果：采用42.5強度等級的普通水泥、32.5強度等級的礦渣水泥摻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)計強度等級C20、C25、C30，車間不同部位設(shè)計要求和施工混凝土配合比與強度見表1。配制的普通混凝土，坍落度控制在40～60mm，混凝土流動度等工作性能好，強度高，平均強度均超過設(shè)計強度等級的135％。
表1 不同部位設(shè)計要求和混凝土配合比與強度
建筑物
的部位 設(shè)計強度等級 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度和在侵蝕介質(zhì)中浸泡試體抗壓強度與淡水中養(yǎng)護試體同齡期強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性能較差。
表2 摻KFS-1的水泥混凝土強度及抗侵蝕性能
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、對強度起貢獻作用的水泥石結(jié)構(gòu)。這種化學和物理的綜合作用，起到了抵抗環(huán)境侵蝕性物質(zhì)對混凝土侵蝕的作用，避免了由硫酸等介質(zhì)對混凝土的破壞。從試驗結(jié)果可見，不摻和摻KFS-1型抗侵蝕防腐劑的混凝土強度、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
該工程交工投產(chǎn)后，對其質(zhì)量進行的驗收，以及投產(chǎn)使用后的現(xiàn)場考察表明，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、對強度起貢獻作用的水泥石結(jié)構(gòu)。這種化學和物理的作用，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、擴散或同時，又可以起到保護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，可抵抗強侵蝕。工程使用三年后，該電解銅廠第擴建工程仍采用摻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。
