The practice and research of calendar-ceramic plates used for blocking the reinforced concrete silo carbonation
摘要： 本文通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土筒倉(cāng)的碳化問(wèn)題的機(jī)理分析，得出了產(chǎn)生碳化問(wèn)題的內(nèi)因和外因，由于內(nèi)因是客觀存在的，是不能改變的，因此只有阻隔外因不得滲入混凝土筒倉(cāng)內(nèi)部，才能解決碳化問(wèn)題，我們成功地選擇了壓延微晶板材作為混凝土筒倉(cāng)的隔離板材，阻隔了酸性液體的浸潤(rùn)和滲透，最終解決了筒倉(cāng)的碳化問(wèn)題和粉狀料棚堵問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土[1]；阻隔；碳化；壓延微晶板[2][3]；酸性液體
abstract：Based on the reinforced concrete silo carbonization mechanism analysis of problems,that generate carbonization of internal cause and external cause,internal cause is the objective existence,cannot change,so only the barrier factors may penetrate into concrete silo internally, in order to solve the problem of carbonization,we successfully selected calendar-ceramic plates, concrete silo isolation plate, blocking the acidic liquid infiltration and infiltration, finally solved the problem of carbide powder silo and material shed and plugging problems.
key words：Reinforced concrete[1]；barrier；carbonization；calendar-ceramic plates[2][3]；acidic liquid
中圖分類號(hào)：TU528.571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-9943（2012)02-0149-02
1鋼筋混凝土碳化的機(jī)理分析
眾所周知，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通常被認(rèn)為耐久性良好，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為建筑結(jié)構(gòu)必須的重要材料之一，有的甚至超過(guò)了鋼結(jié)構(gòu)。 但很多鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限之前，就被破壞了，這是鋼筋混凝土碳化所導(dǎo)致的。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被破壞后的修復(fù)，比鋼結(jié)構(gòu)還要困難。設(shè)計(jì)界以往所采取的方法是加厚鋼筋的保護(hù)層，然而混凝土的碳化主要是在外因條件影響下，內(nèi)部發(fā)生變化而造成的�；炷撂蓟�，會(huì)使混凝土中的液體由強(qiáng)堿變?yōu)槿跛�，從而不能保護(hù)鋼筋在混凝土澆注時(shí)在鋼筋上形成的保護(hù)鋼筋不被腐蝕的鈍化膜。
混凝土拌和時(shí)，硅酸鹽水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca（OH）2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成為飽和堿性溶液外，大部分以結(jié)晶狀態(tài)存在，成為孔隙液保持高堿性的儲(chǔ)備，這些存在于鋼筋混凝土的空隙飽和堿性液體或者是結(jié)晶體狀態(tài)，就是鋼筋混凝土 產(chǎn)生碳化的主要內(nèi)部因素，這是無(wú)法改變的內(nèi)因。因此我們?nèi)绾文茏韪敉獠恳蛩貙?dǎo)致其內(nèi)因產(chǎn)生碳化的方法，才是至關(guān)重要的。由于鋼筋混凝土筒倉(cāng)是儲(chǔ)備不定性散裝物料，所以散裝物料的物理、化學(xué)性能是主要因素。我們就以煤炭系統(tǒng)的儲(chǔ)煤筒倉(cāng)為例，加以分析說(shuō)明：原煤中含有硫、磷等元素，在含水的狀態(tài)下易生成酸性液體，這些酸性液體滲入到混凝土內(nèi)部，與鋼筋混凝土的空隙飽和堿性液體或者是結(jié)晶體，在化學(xué)作用下形成鹽，不但產(chǎn)生了膨脹腐蝕，而且改變了鋼筋混凝土內(nèi)部酸堿性—酸性增強(qiáng)，鋼筋混凝土中的鋼筋表面的鈍化膜保護(hù)層，在酸性環(huán)境下易生成鐵銹，并產(chǎn)生三倍左右的體積膨脹，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，繼續(xù)著不可逆的化學(xué)反應(yīng)，我們不妨把這種反應(yīng)也叫做碳化作用（碳化作用的機(jī)理是硅酸鹽水泥的主要成份CaO水化作用后生成的Ca（OH）2，空氣中的CO2氣體不斷透過(guò)混凝土中未完全充滿水的粗毛細(xì)孔道，氣相擴(kuò)散到混凝土中部分充水的毛細(xì)孔中，與其中的孔隙液所溶解的Ca（OH）2進(jìn)行中和反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物為CaCO3和H2O，CaCO3溶解度低，沉積于毛細(xì)孔中�；炷帘韺犹蓟螅髿庵械�CO2繼續(xù)沿混凝土中未完全充水的毛細(xì)孔道向混凝土深處氣相擴(kuò)散，更深入地進(jìn)行碳化反應(yīng)，使得混凝土性能發(fā)生改變。），而且這種碳化作用要比空氣中的CO2氣體反應(yīng)速度快得多，因?yàn)槊褐械牧�、磷水化物要比空氣中�?/span>CO2氣體的水化物的酸性強(qiáng)得多，當(dāng)然它的碳化反應(yīng)要快得多。
有資料顯示，原國(guó)家建委組織的對(duì)重慶、南京、無(wú)錫等地一些使用30多年的建筑物調(diào)查表明，C18混凝土碳化深度一般達(dá)20-50mm。有些工程使用3-7年后，C38混凝土碳化深度達(dá)10mm，C28達(dá)15mm，C18達(dá)25mm。1995-1998年間，煤炭系統(tǒng)對(duì)全國(guó)煤礦20世紀(jì)50年代至80世紀(jì)年代后期建成的44項(xiàng)工程的調(diào)查，碳化厚度10-73mm。這也充分說(shuō)明了儲(chǔ)煤的鋼筋混凝土筒倉(cāng)碳化的非常嚴(yán)重。
綜上所述，無(wú)論是空氣中的CO2氣體，還是能夠滲透進(jìn)去的酸性液體，都是導(dǎo)致鋼筋混凝土筒倉(cāng)碳化主要外因。如何能夠阻隔這些外因的物質(zhì)不得或者減少進(jìn)入，是我們尋求解決問(wèn)題的關(guān)鍵。碳化后的筒倉(cāng)內(nèi)壁表面形成凹凸不平粗糙面，嚴(yán)重時(shí)表面開(kāi)裂造成強(qiáng)度下降，不但碳化速度更快，而且碳化后筒倉(cāng)內(nèi)壁易與原煤（顆粒較小的煤）粘結(jié)，棚堵倉(cāng)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，筒倉(cāng)的有效容積大打折扣，嚴(yán)重時(shí)不足原容積的40%。
2、壓延微晶板的性能及在鋼筋混凝土筒倉(cāng)中使用情況
貴州盤(pán)江金佳煤礦選用安徽華慧公司生產(chǎn)的一種新材料—壓延微晶板材，后來(lái)我們?cè)陧肥瘋}(cāng)、原煤倉(cāng)、精煤倉(cāng)、受煤坑、濃縮池底部都大面積應(yīng)用了壓延微晶板材。最早使用時(shí)間在1999年的壓延微晶板材至今仍完好無(wú)損，越用越光亮，效果也更好，不但解決了棚堵的問(wèn)題，而且鋼筋混凝土的碳化問(wèn)題也得到了很好的解決。
進(jìn)一步的分析研究發(fā)現(xiàn)，安徽華慧晶甲微晶材料有限公司生產(chǎn)的壓延微晶板材，與其他傳統(tǒng)的工業(yè)防護(hù)材料相比有很多優(yōu)異性能。壓延微晶板吸水率極小，能很好的把筒壁與外界隔絕開(kāi)來(lái)，起到了阻隔鋼筋混凝土筒倉(cāng)被碳化的外來(lái)物質(zhì)。由于板材表面有殘留很強(qiáng)的二氧化硅共價(jià)鍵力，遇到有極性的液體時(shí)表面極易形成一層水膜，這層水膜對(duì)壓延微晶板來(lái)說(shuō)是一層保護(hù)層，對(duì)物料來(lái)說(shuō)是潤(rùn)滑劑，大大減小了摩擦系數(shù)，從而解決了棚堵問(wèn)題。壓延微晶板材理化指標(biāo)比其他材料高，所以板材厚度選擇在12—16mm即可，此范圍厚度的壓延微晶板所提供的強(qiáng)度已超過(guò)了30mm的鑄石板。壓延微晶板材幾何偏差較小，可控制在±1mm，而鑄石是±4mm，這樣一來(lái)壓延微晶板材砌筑時(shí)，灰逢較小，灰逢是阻隔外部液體滲入的薄弱部位。高分子板：這種材料易燃，國(guó)家規(guī)范不建議使用，由于他的膨脹系數(shù)大，同樣縫隙太大，同上理也不能起到阻隔液體的滲入；燒結(jié)地磚：這種材料的幾何尺寸偏差較小，可控制在±1mm，但它的板材吸水率高，氣孔率高（與壓延微晶板相比），并且是開(kāi)放性的氣孔，不能起到阻隔外部液體的滲入。
3、實(shí)施方案
在盤(pán)江精煤股份公司范圍內(nèi)，對(duì)六個(gè)礦和五個(gè)洗煤廠分別進(jìn)行了調(diào)查，主要調(diào)查項(xiàng)目：筒倉(cāng)使用情況、棚堵問(wèn)題以及鋼筋混凝土的構(gòu)筑物的碳化問(wèn)題，是否有安全隱患，都做了大量詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析：儲(chǔ)煤筒倉(cāng)內(nèi)立壁粘貼壓延微晶板，應(yīng)該高于儲(chǔ)煤界面的高度500mm以上，不然煤碳中的酸液體通過(guò)虹吸現(xiàn)象，可以從上面滲入筒倉(cāng)的鋼筋混凝土中產(chǎn)生碳化。計(jì)算方法如下：筒倉(cāng)頂部以落煤口距離筒壁最小值假設(shè)為L(zhǎng)，物料（煤）安息角假設(shè)為α,筒倉(cāng)頂部不需要砌筑阻隔材料的高度假設(shè)為H,可得H=L/tgα-0.5m；板材與板材之間的灰縫也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，因?yàn)榛铱p是阻隔材料的薄弱部位，建議控制在3mm以下；粘結(jié)壓延微晶板的膠泥，應(yīng)該是偏堿性的較為科學(xué)，這樣膠泥就不會(huì)和混凝土產(chǎn)生碳化作用。
板材與板材之間的灰縫也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，因?yàn)榛铱p是阻隔材料的薄弱部位，尤其在錐體部位，2008年以前我局用的壓延微晶板材，都是平面板接縫灰縫都在5毫米以上，不但碳化問(wèn)題不能解決，而且脫落也很嚴(yán)重，為此我們和安徽華慧生產(chǎn)廠家提出要求，能否生產(chǎn)一種帶弧形的壓延微晶版，廠家通過(guò)近一年的攻關(guān)研究，終于生產(chǎn)出國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的壓延微晶弧面板，2009年最先在我公司洗煤廠應(yīng)用，效果非常顯著，由于弧面板粘貼面大于工作面，板與板之間有自鎖能力，徹底解決了用平面板粘貼弧面部分易脫落的問(wèn)題。我們建議灰縫控制在3mm以下；粘結(jié)壓延微晶板的膠泥，應(yīng)該是偏堿性的較為科學(xué)，這樣膠泥就不會(huì)和混凝土產(chǎn)生碳化作用。
4、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)以上分析發(fā)現(xiàn)，使用安徽華慧公司生產(chǎn)的壓延微晶板不但可以解決鋼筋混凝土筒倉(cāng)的磨蝕、物料棚堵等問(wèn)題，在防止鋼筋混凝土筒倉(cāng)碳化問(wèn)題上也有顯著的作用。
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