硅酸盐硬度与密实剂:提升混凝土性能的关键

文摘   2024-11-23 16:32   湖南  


演讲者:Scott Tarr,North S.Tarr Concrete Consulting,P.C.

硅酸盐基液体表面处理剂与可用的氢氧化钙发生反应,将其转化为 CSH。这些硅酸盐处理产品被称为表面硬化剂和/或增稠剂。它们的有效性取决于可用的氢氧化钙的数量,固化可增强氢氧化钙的效果,但与火山灰和二氧化碳相冲突。硅酸盐基液体表面处理剂通常用于改善地板的外观,当地板通过连续的洗涤器“抛光”时。耐磨性是否有明显的改善,增加 CSH 是否能有效阻止蒸汽渗透?

https://www.youtube.com/watch?v=ZKhpDlIUMdA&t=1300s

我的名字是斯科特·塔尔,我今天在这里与大家讨论硅酸盐硬度和硅酸盐密实剂。我曾撰写了一篇名为《液体密实剂的浓缩视角》的文章。

首先,我想说我并不反对硅酸盐,它们确实有其作用,我在几乎所有的工业地坪项目中都使用它们,业主们也希望使用它们。硅酸盐在表面上与可用的氢氧化钙反应,形成两种成分:硅酸钙水合物,这有助于增强强度和耐久性,氢氧化钙则是副产品。硅酸盐的这种反应发生在混凝土表面的孔隙中,因此确实存在硬化或致密化的过程。

那么,它们的作用是什么呢?我们知道,硅酸盐与氢氧化钙反应时会形成白色凝胶,这个反应完成后,必须用水冲洗并抽走。这是一个典型的过程,通常在大型工业制造设施中进行。由于项目时间紧迫,我们常常需要在最终完成后立即应用硅酸盐,以便尽快达到效果。

有些产品,如锂硅酸盐,不需要像其他硅酸盐那样长时间反应,可以在很低浓度下直接应用。我们通常会在施工前召开会议,以确保所有人都对即将进行的工作达成共识。

关于固化,硅酸盐是否可以作为固化剂?固化的目的是保持新浇混凝土的水分和温度,以便水泥水化并发生其他反应,从而使混凝土具有所需的性质。我们最关心的是混凝土的表面特性,如耐磨性和易清洁性。

通过与氢氧化钙的反应,硅酸盐有助于生成我们所需的硅酸钙水合物,而氢氧化钙则是副产品。我们需要确保在适当的温度和湿度条件下进行固化,以确保水泥能够充分水化。

在工业地坪混凝土中,我们通常会优化混合物,以降低收缩和裂缝的潜力。尽管我们在努力减少水的用量,但混凝土中仍然会有足够的水分以支持水泥的水化。

随着时间的推移,混凝土会干燥,因此我们需要有效地锁住水分。使用聚乙烯塑料膜是一种简单的方法,但我们都知道,撕开塑料膜后,可能会出现混凝土变色的情况,因为塑料与混凝土接触会产生温室效应。在每个皱褶处,颜色可能会有所不同。这种情况可能不符合业主的期望,尽管这种方法确实可以锁住水分,从而有助于混凝土的水化和固化。

市面上还有其他固化覆盖材料,一种非常受欢迎的植物基材料是单次使用的,具有很强的吸水性。当你将其铺开时,它会吸收大量水分并变重,从而形成平滑的表面。如果产品的颜色变化很重要,这种覆盖材料是非常有效的,因为它能锁住水分,固化期间不会再添加额外水分。

固化剂是另一个选项,尤其受到承包商的青睐,因为他们需要遵循施工进度。如果使用固化覆盖材料,职业安全与健康管理局(OSHA)并不要求其他工种在该区域工作,因为这可能会造成滑倒和绊倒的危险。因此,固化剂是一个非常吸引人的选择。

固化剂需要做的就是锁住水分,我们不会再为该项目添加水分,但我们必须保持混凝土中的水分。在施加固化剂时,它被涂抹到混凝土表面,确保水分不会蒸发掉,从而帮助混凝土的水化。

关于最低固化期,许多年前,PCA(美国水泥协会)进行了固化研究,结果显示,保持混凝土湿润的最小时间为七天。尽管有些人认为五天或三天也可以,但研究数据表明,固化期对28天强度的影响是显著的。

随着对混凝土表面的加固和密实,表面会形成一个非常密实的层。过去我们称这种处理为“抛光”,但现在我们更倾向于避免这个术语,因为“抛光”会让混凝土表面变得过于光滑,降低其性能。我们希望在不过度抛光的情况下,保持混凝土表面的坚硬。

混凝土表面的硬化层能有效延缓水分的蒸发,因此混凝土在这一层下方仍能继续水化,达到预期的性能。固化剂的标准是ASTM C309,规定了液体固化剂的要求,并参考了C156标准,这一标准测量混凝土材料的水分保持能力。

对于硅酸盐的使用,虽然大家都希望能直接使用它,但硅酸盐的水分损失通常会更大。因此,必须仔细考虑是否符合ASTM C309的要求。

在某些情况下,例如在潮湿的环境中,固化可能不需要特别的措施,因其自然条件可以有效保持混凝土的水分。我们需要确保在整个固化期间保持相对湿度在80%以上,并监控温度,以创造理想的固化环境。

我们使用热量来加热空间,抽取空气中的水分。冬季的相对湿度非常低,地面上满是冰雪。在我参与的一个项目中,混凝土的固化使用了硅酸盐,这在施工时效果很好,但问题在于绝缘材料和屋顶被饱和,导致需要更换。因此,在下一个项目中,他们明确表示不希望绝缘材料被浸湿,于是引入了大型工业除湿机,将建筑物的湿度降低,这样就不再是一个理想的固化环境。

在这个项目中,硅酸盐的效果并不理想。如今,许多电商公司都在使用机器人,大家应该都听说过。最初这些技术非常保密,甚至不允许拍照。现在,我们在这些设施中都能看到机器人。当你在线下单时,物品会送到分拣中心,机器人会自动取走货架上的物品,带回给工作人员打包,然后寄给你。整个过程非常自动化,全天候运行。

在我们的一个设施中,机器人在特定的轨迹上运行,每天大约经过3000次。这些机器人会识别地面上的标识,计算机系统知道它们的位置,因此能灵活调转方向,继续取货。然而,这个设施已经运行五年,开始出现显著磨损。

该项目位于一个大型设施的高架夹层,面积达250万平方英尺,墙壁和屋顶已建成。我们非常希望能够使用硅酸盐,但由于时间紧迫,可能无法在测试之前清理掉混凝土表面。因此,我们必须关注混凝土的耐磨性和耐磨损性。

另一个需要注意的问题是,当混凝土配料中水分上升到表面时,会影响混凝土的质量。我们尽量将更多的骨料加入混凝土中,以减少胶结材料的用量。混凝土浇筑过程中,水分上升形成水洼,周围的骨料会被水分推开,导致表层水分的蒸发。

如果不采取措施来固化和水化这些薄层,随着水分的蒸发,表层将无法发育出足够的强度和与下层骨料的结合力。这样就可能导致表面剥落,影响机器人的正常运行。如果一个机器人出现故障,整个系统将会停滞,导致无法交付产品,从而影响客户。

我们不希望错过对新表面的水化机会。另外,关于碳化的问题,未通风的燃气加热器会释放大量的一氧化碳和二氧化碳,导致早期和后期的碳化,从而形成脆弱的表面。这种情况下,清洁表面变得非常困难。

为了解决这一问题,通常会使用磨床对脆弱的表面进行打磨。最终,我们希望通过使用固化剂和硅酸盐来获得坚硬的表面,同时也需要采取其他措施来解决水分蒸发的问题。

在处理水分蒸汽的问题时,我们知道水分蒸汽是水文学循环的一部分。水分从地下水位蒸发,形成云层后降雨,再次回到地面。混凝土是一种很好的液态水储存材料,但对水蒸气的保持能力较差,因此我们通常在混凝土下方放置水分蒸汽阻挡材料,以防止水蒸气的上升。

水分蒸汽阻挡材料的目的是减缓蒸汽的上升速度,确保它不会在地板覆盖材料下方积聚,导致地板故障。我们必须确保蒸汽的凝结不会导致液态水的形成,从而破坏粘合剂。

如果在项目中发现混凝土未干燥,可以考虑使用硅酸盐。虽然有些文献称其为水分缓解系统,但并没有相关标准可以度量其有效性。我建议使用ASTM E96标准来测试硅酸盐的效果。如果能够证明它能够有效阻止或减少水蒸气的排放,那将是对行业的一个重要贡献。

虽然硅酸盐作为硬化剂和密实剂在行业中受到认可,但我们仍需确保混凝土的固化。如果需要水分缓解系统,还需配合其他措施。现在,我乐意回答大家的问题。

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