<轉(zhuǎn)載>無機(jī)重防腐材料水玻璃膠泥及砂漿
重防腐,特別是高濃度強(qiáng)氧化性酸的防腐使用最為廣泛的就是水玻璃材料。這類無機(jī)重防腐材料主要以水玻璃為膠結(jié)劑,氟硅酸鈉為固化劑制成的膠泥,砂漿或者澆筑成混凝土等耐蝕結(jié)構(gòu)層。水玻璃耐腐蝕膠泥填充料為耐酸粉(如石英粉,鑄石粉,瓷粉,輝綠巖粉等);水玻璃耐腐蝕砂漿填充料為耐酸砂等骨料,比較粗的具有級(jí)配的耐酸石子可以澆筑耐蝕混凝土。它們都是按照一定的比例配制而成。
水玻璃膠泥主要用于砌筑耐酸塊材,管道接頭封口及貯槽襯里;水玻璃砂漿就可以砌筑耐酸塊材又可以用作抹面層;而水玻璃混凝土整體澆筑地坪面層,貯槽襯里層及設(shè)備基礎(chǔ)。耐酸塊材有天然與人造的磚板,表面平整光滑的塊材可以用膠泥砌筑和勾縫;而表面粗糙的塊材如耐酸混凝土制塊,花崗巖等可以用砂漿砌筑和勾縫。水玻璃膠泥和砂漿具有優(yōu)良的化學(xué)抗蝕性能,特別耐強(qiáng)酸,除氫氟酸,熱磷酸和堿性溶液以外,幾乎耐所有的無機(jī)酸,有機(jī)酸,鹽溶液,油,有機(jī)化合物,溶劑及酸性氣體,熱穩(wěn)定性高,在450℃條件下無顯著變化,線膨脹系數(shù)與鋼鐵相似,因此作為鋼鐵容器,貯槽襯里最為合適。另外,水玻璃膠泥和砂漿強(qiáng)度高,是水泥的2.5倍,粘結(jié)力強(qiáng),而且長期受酸的作用逐漸增強(qiáng),成本低廉,取材容易;但是其孔隙率大,達(dá)到15%以上,抗?jié)B抗水,抗稀酸性能差,不耐堿,凝固時(shí)間長。由于孔隙率大,腐蝕性鹽溶液滲入水玻璃膠泥和砂漿內(nèi)部,體積膨脹容易引起開裂滲透,腐蝕基層結(jié)構(gòu);因此水玻璃類材料要改性或者使用優(yōu)良的底層做復(fù)合防腐層應(yīng)用,如采取在基層打底或者做隔離層如先刷瀝青底漆,再刷稀水玻璃膠泥等方法。
水玻璃膠泥和砂漿中水玻璃的密度和模數(shù)是保證防腐施工質(zhì)量的關(guān)鍵。水玻璃密度過大或者過小均會(huì)影響膠泥及砂漿的強(qiáng)度,耐酸性能,抗?jié)B性和收縮性。水玻璃模數(shù)過低會(huì)延緩膠泥及砂漿的硬化時(shí)間,耐酸性也差;模數(shù)過高,會(huì)使膠泥和砂漿固化太快,特別是在高溫環(huán)境下更為明顯,造成施工困難并且影響成品質(zhì)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),施工用水玻璃的密度應(yīng)在1.4-1.43范圍內(nèi),模數(shù)宜為2.6-2.9范圍內(nèi)對(duì)于,水分52%-57%之間。
水玻璃膠泥和砂漿中固化劑氟硅酸鈉的要求必須純度不小于95%含水率不大于1%,細(xì)度全部通過孔徑0.15㎜的篩,用量通常是水玻璃用量的14%-18%,實(shí)際用量根據(jù)水玻璃材料氧化鈉的含量多少?zèng)Q定。氟硅酸鈉用量過多,固化速度加快,給施工帶來影響,耐酸性能下降;氟硅酸鈉用量過少,固化不完全,游離的水玻璃即使養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長依然不能固化,同時(shí)失去耐酸性能,因此固化劑也是水玻璃耐酸材料質(zhì)量的重點(diǎn)。當(dāng)然,固化劑也隨著環(huán)境溫度的變化而進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,例如冬天氣溫低,反應(yīng)慢,固化劑用量必須增加,一般為水玻璃用量的18%-20%;而在氣溫較高的夏天或者30℃以上時(shí),固化劑用量必須相應(yīng)減少,通常為水玻璃用量的13%-14%。施工中,可能遇到固化劑受潮結(jié)塊的現(xiàn)象,可以將氟硅酸鈉在60℃溫度下烘干,否則受潮的氟硅酸鈉會(huì)分解變質(zhì),不可以使用。
水玻璃膠泥和砂漿中填充料之粉料,骨料耐酸率不小于95%。粉料含水率不大于0.5%,細(xì)度要求0.15㎜篩孔篩余量不大于5%,0.09㎜篩孔篩余量應(yīng)為10%-30%范圍內(nèi);骨料含水率不大于1%,不得含有泥塊,含泥量不大于1%,粒徑不大于1.2㎜,粗骨料最大粒徑不大于結(jié)構(gòu)最小尺寸的1/4,用于樓面地面面層時(shí),不超過25㎜,并且小于面層厚度的2/3。
水玻璃膠泥和砂漿的配制可以采用機(jī)械或者人工攪拌的方式進(jìn)行混合,配制時(shí)嚴(yán)格控制氟硅酸鈉的用量,以免金屬件被腐蝕。機(jī)械攪拌時(shí),先將粉料,細(xì)骨料或者粗骨料與氟硅酸鈉加入攪拌機(jī)內(nèi),干拌均勻,然后加入水玻璃濕拌,濕拌時(shí)間不小于2min,配制水玻璃膠泥時(shí)不加骨料。人工攪拌時(shí),先將粉料與固化劑混合,過篩2遍后,加入細(xì)骨料干拌均勻,然后逐漸加入水玻璃濕拌,直至均勻,配制水玻璃膠泥時(shí),不添加骨料。基層打底料重量配合比為水玻璃:氟硅酸鈉:粉料=100:15-18:70-100;膠泥重量配合比為水玻璃:氟硅酸鈉:粉料=100:15-18:255-270;砂漿重量配合比為水玻璃:氟硅酸鈉:粉料:骨料=100:15-17:200-220:250-270.混合時(shí)間不大于10min,混合好的熟料必須在30min內(nèi)用完。
水玻璃膠泥和砂漿的施工和其他防腐施工要求一樣,素有“三分材料七分施工”的說法,因此施工質(zhì)量必須按照設(shè)計(jì)要求和GB 50212-2014《建筑防腐蝕工程施工規(guī)范》及GB 50224-2010《建筑防腐蝕工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》執(zhí)行。水玻璃膠泥和砂漿施工環(huán)境溫度宜15℃-30℃為宜,濕度不宜大于80%,低于15℃時(shí)應(yīng)該采取保溫加熱措施。水玻璃混凝土預(yù)埋鐵件必須除銹涂刷環(huán)氧或者過氯乙烯防腐涂料,基層表面必須處理干凈,不平之處用1:3水泥砂漿補(bǔ)平,凸出部分剔平,保持基層平整干凈。混凝土或者金屬基層必須使用水玻璃稀膠泥均勻涂刷2遍,每一遍間隔時(shí)間宜為6-10h,涂刷厚度1㎜左右,均勻無漏。由于混凝土呈堿性,水玻璃與氟硅酸鈉會(huì)在終凝前起化學(xué)反應(yīng),為了防止混凝土堿性使得膠泥或者砂漿分層脫落,故先在混凝土基層面涂刷2遍稀水玻璃膠泥,以增強(qiáng)水玻璃膠泥和砂漿與混凝土的粘結(jié)力和機(jī)械強(qiáng)度。水玻璃膠泥施工厚度一般為70-150㎜,砂漿砌筑時(shí)厚度為30-40㎜,用于抹面時(shí)砂漿厚度為40-60㎜;水玻璃砂漿抹面應(yīng)該分層進(jìn)行,每一層厚度立面不大于5㎜,平面不大于10㎜,每一次抹面應(yīng)該在上次施工層完全干燥后進(jìn)行。
水玻璃膠泥和砂漿施工完畢后,必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)及酸化處理,確保其具有很高的強(qiáng)度和耐腐蝕性能,因?yàn)樗Ac固化劑氟硅酸鈉反應(yīng)后形成硅膠是不穩(wěn)定的,在干燥過程中脫水固化,形成堅(jiān)硬的二氧化硅網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)具有很高的耐腐蝕和強(qiáng)度性能。期間需在干燥環(huán)境中養(yǎng)護(hù),嚴(yán)禁雨水或者蒸汽接觸,并且防止過早失水,因?yàn)樗Az泥及砂漿在8h就基本硬化,但是反應(yīng)不完全,只有70%左右,還有未參與的游離水玻璃存在,遇水就會(huì)分解,使得膠泥或者砂漿結(jié)構(gòu)受到破壞,造成不耐水不耐稀酸腐蝕現(xiàn)象,所以必須進(jìn)行干燥養(yǎng)護(hù)和酸化處理,才能具有耐水性。水玻璃膠泥和砂漿具體養(yǎng)護(hù)時(shí)間為:10-20℃不少于12d;21-30℃不少于6d;31-35℃不少于3d。養(yǎng)護(hù)后用濃度20%-25%鹽酸或30%-40%的硫酸進(jìn)行表面酸化處理,使用毛刷直接在水玻璃膠泥或者砂漿層涂刷,共進(jìn)行4次,直至無結(jié)晶物析出為止,每一次間隔時(shí)間為8h。每一次酸化前,用掃帚將被描繪出或者白色析出物清掃干凈。筆者建議無機(jī)重防腐材料水玻璃膠泥,砂漿或者混凝土養(yǎng)護(hù)14d后才能投入使用,不建議短時(shí)間內(nèi)使用,以免強(qiáng)度和耐酸度太低而失效。
無機(jī)重防腐材料水玻璃膠泥,砂漿或者混凝土已經(jīng)有商品供應(yīng),直接現(xiàn)場(chǎng)混合攪拌進(jìn)行施工,操作方便簡(jiǎn)單,主要產(chǎn)品如KPI系列,這是一種鉀水玻璃重防腐材料,市場(chǎng)上面還有鈉水玻璃重防腐材料。鉀水玻璃和鈉水玻璃重防腐材料主要區(qū)別為:鈉水玻璃價(jià)格低,施工簡(jiǎn)單;但是防水性能及各項(xiàng)指標(biāo)差不如鉀水玻璃,耐腐蝕溫度為300℃;而鉀水玻璃,價(jià)格偏高,無毒無氣味,對(duì)硫酸、醋酸、磷酸等具有更好的耐蝕性具有良好的耐溫性,可達(dá)到900℃。實(shí)際施工時(shí)根據(jù)具體介質(zhì)情況,溫度條件和造價(jià)進(jìn)行最佳的選擇。
隨著防腐蝕技術(shù),特別是重防腐技術(shù)的發(fā)展,耐強(qiáng)氧化性酸的材料也是不斷出現(xiàn);但是從長效性和經(jīng)濟(jì)效益來看,都是不盡人意。大量的應(yīng)用案列和效果證明,傳統(tǒng)的無機(jī)水玻璃類依然是最理想的耐強(qiáng)氧化性酸且耐溫的重防腐材料,在石油、化工、電力、冶金、紡織、環(huán)保、制藥、酸洗等領(lǐng)域顯示出強(qiáng)大的生命力。水玻璃膠泥、砂漿及混凝土防腐層,使用幾十年后依然完好無損的項(xiàng)目案列比比皆是,筆者在此也倡議相關(guān)重防腐材料研發(fā)機(jī)構(gòu)、水玻璃類重防腐材料生產(chǎn)單位能夠相互合作,研制開發(fā)出多種類、適應(yīng)性強(qiáng)、更能夠符合各種介質(zhì)環(huán)境下的無機(jī)重防腐材料---水玻璃改性耐蝕產(chǎn)品。