The practice and research of calendar-ceramic plates used for blocking the reinforced concrete silo carbonation

    摘要： 本文通过对钢筋混凝土筒仓的碳化问题的机理分析，得出了产生碳化问题的内因和外因，由于内因是客观存在的，是不能改变的，因此只有阻隔外因不得渗入混凝土筒仓内部，才能解决碳化问题，我们成功地选择了压延微晶板材作为混凝土筒仓的隔离板材，阻隔了酸性液体的浸润和渗透，最终解决了筒仓的碳化问题和粉状料棚堵问题。

       关键词：钢筋混凝土[1]；阻隔；碳化；压延微晶板[2][3]；酸性液体

    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

中图分类号：TU528.571 文献标识码：B 文章编号：1672-9943（2012)02-0149-02

1钢筋混凝土碳化的机理分析

    众所周知，钢筋混凝土结构通常被认为耐久性良好，具有诸多优点，已成为建筑结构必须的重要材料之一，有的甚至超过了钢结构。 但很多钢筋混凝土建筑结构，在远没有达到设计使用年限之前，就被破坏了，这是钢筋混凝土碳化所导致的。钢筋混凝土结构被破坏后的修复，比钢结构还要困难。设计界以往所采取的方法是加厚钢筋的保护层，然而混凝土的碳化主要是在外因条件影响下，内部发生变化而造成的。混凝土碳化后，会使混凝土中的液体由强碱变为弱酸，从而不能保护钢筋在混凝土浇注时在钢筋上形成的保护钢筋不被腐蚀的钝化膜。

       混凝土拌和时，硅酸盐水泥的主要成份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，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备，这些存在于钢筋混凝土的空隙饱和碱性液体或者是结晶体状态，就是钢筋混凝土 产生碳化的主要内部因素，这是无法改变的内因。因此我们如何能阻隔外部因素导致其内因产生碳化的方法，才是至关重要的。由于钢筋混凝土筒仓是储备不定性散装物料，所以散装物料的物理、化学性能是主要因素。我们就以煤炭系统的储煤筒仓为例，加以分析说明：原煤中含有硫、磷等元素，在含水的状态下易生成酸性液体，这些酸性液体渗入到混凝土内部，与钢筋混凝土的空隙饱和碱性液体或者是结晶体，在化学作用下形成盐，不但产生了膨胀腐蚀，而且改变了钢筋混凝土内部酸碱性—酸性增强，钢筋混凝土中的钢筋表面的钝化膜保护层，在酸性环境下易生成铁锈，并产生三倍左右的体积膨胀，随着时间的延长，继续着不可逆的化学反应，我们不妨把这种反应也叫做碳化作用（碳化作用的机理是硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成的Ca（OH）2，空气中的CO2气体不断透过混凝土中未完全充满水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土中部分充水的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca（OH）2进行中和反应。反应产物为CaCO3和H2O，CaCO3溶解度低，沉积于毛细孔中。混凝土表层碳化后，大气中的CO2继续沿混凝土中未完全充水的毛细孔道向混凝土深处气相扩散，更深入地进行碳化反应，使得混凝土性能发生改变。），而且这种碳化作用要比空气中的CO2气体反应速度快得多，因为煤中的硫、磷水化物要比空气中的CO2气体的水化物的酸性强得多，当然它的碳化反应要快得多。

    有资料显示，原国家建委组织的对重庆、南京、无锡等地一些使用30多年的建筑物调查表明，C18混凝土碳化深度一般达20-50mm。有些工程使用3-7年后，C38混凝土碳化深度达10mm，C28达15mm，C18达25mm。1995-1998年间，煤炭系统对全国煤矿20世纪50年代至80世纪年代后期建成的44项工程的调查，碳化厚度10-73mm。这也充分说明了储煤的钢筋混凝土筒仓碳化的非常严重。

     综上所述，无论是空气中的CO2气体，还是能够渗透进去的酸性液体，都是导致钢筋混凝土筒仓碳化主要外因。如何能够阻隔这些外因的物质不得或者减少进入，是我们寻求解决问题的关键。碳化后的筒仓内壁表面形成凹凸不平粗糙面，严重时表面开裂造成强度下降，不但碳化速度更快，而且碳化后筒仓内壁易与原煤（颗粒较小的煤）粘结，棚堵仓现象时有发生，筒仓的有效容积大打折扣，严重时不足原容积的40%。

2、压延微晶板的性能及在钢筋混凝土筒仓中使用情况

    贵州盘江金佳煤矿选用安徽华慧公司生产的一种新材料—压延微晶板材，后来我们在矸石仓、原煤仓、精煤仓、受煤坑、浓缩池底部都大面积应用了压延微晶板材。最早使用时间在1999年的压延微晶板材至今仍完好无损，越用越光亮，效果也更好，不但解决了棚堵的问题，而且钢筋混凝土的碳化问题也得到了很好的解决。

    进一步的分析研究发现，安徽华慧晶甲微晶材料有限公司生产的压延微晶板材，与其他传统的工业防护材料相比有很多优异性能。压延微晶板吸水率极小，能很好的把筒壁与外界隔绝开来，起到了阻隔钢筋混凝土筒仓被碳化的外来物质。由于板材表面有残留很强的二氧化硅共价键力，遇到有极性的液体时表面极易形成一层水膜，这层水膜对压延微晶板来说是一层保护层，对物料来说是润滑剂，大大减小了摩擦系数，从而解决了棚堵问题。压延微晶板材理化指标比其他材料高，所以板材厚度选择在12—16mm即可，此范围厚度的压延微晶板所提供的强度已超过了30mm的铸石板。压延微晶板材几何偏差较小，可控制在±1mm，而铸石是±4mm，这样一来压延微晶板材砌筑时，灰逢较小，灰逢是阻隔外部液体渗入的薄弱部位。高分子板：这种材料易燃，国家规范不建议使用，由于他的膨胀系数大，同样缝隙太大，同上理也不能起到阻隔液体的渗入；烧结地砖：这种材料的几何尺寸偏差较小，可控制在±1mm，但它的板材吸水率高，气孔率高（与压延微晶板相比），并且是开放性的气孔，不能起到阻隔外部液体的渗入。

3、实施方案

     在盘江精煤股份公司范围内，对六个矿和五个洗煤厂分别进行了调查，主要调查项目：筒仓使用情况、棚堵问题以及钢筋混凝土的构筑物的碳化问题，是否有安全隐患，都做了大量详细统计分析：储煤筒仓内立壁粘贴压延微晶板，应该高于储煤界面的高度500mm以上，不然煤碳中的酸液体通过虹吸现象，可以从上面渗入筒仓的钢筋混凝土中产生碳化。计算方法如下：筒仓顶部以落煤口距离筒壁最小值假设为L，物料（煤）安息角假设为α,筒仓顶部不需要砌筑阻隔材料的高度假设为H,可得H=L/tgα-0.5m；板材与板材之间的灰缝也是一个不可忽视的问题，因为灰缝是阻隔材料的薄弱部位，建议控制在3mm以下；粘结压延微晶板的胶泥，应该是偏碱性的较为科学，这样胶泥就不会和混凝土产生碳化作用。

    板材与板材之间的灰缝也是一个不可忽视的问题，因为灰缝是阻隔材料的薄弱部位，尤其在锥体部位，2008年以前我局用的压延微晶板材，都是平面板接缝灰缝都在5毫米以上，不但碳化问题不能解决，而且脱落也很严重，为此我们和安徽华慧生产厂家提出要求，能否生产一种带弧形的压延微晶版，厂家通过近一年的攻关研究，终于生产出国内首创的压延微晶弧面板，2009年最先在我公司洗煤厂应用，效果非常显著，由于弧面板粘贴面大于工作面，板与板之间有自锁能力，彻底解决了用平面板粘贴弧面部分易脱落的问题。我们建议灰缝控制在3mm以下；粘结压延微晶板的胶泥，应该是偏碱性的较为科学，这样胶泥就不会和混凝土产生碳化作用。

4、结语

    通过以上分析发现，使用安徽华慧公司生产的压延微晶板不但可以解决钢筋混凝土筒仓的磨蚀、物料棚堵等问题，在防止钢筋混凝土筒仓碳化问题上也有显著的作用。

参考文献

[1]中国煤炭建设协会.钢筋混凝土筒仓设计规范［S］.北京：中华人民共和国建设部出版社，2003.35-36.

[2]贾培祥.黑色矿渣微晶玻璃晶化工艺实践与研究[J].中国玻璃.1994,(4).20-22.
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[4]贾锡永.压延微晶铸石生产实践与研究[J].工业玻璃和特种玻璃标准化通讯.2011,(2).32-34.

[5]周洪.新材料—微晶铸石在选煤厂的应用[J].煤质技术.2002,(5).27-28.