现浇混凝土与铝合金模板化学反应研究 本文关键词：化学反应，混凝土，铝合金，模板，现浇
现浇混凝土与铝合金模板化学反应研究 本文简介：摘要：针对铝合金模板面易与混凝土发生化学反应的问题，特对现浇混凝土工程中运用铝合金模板的施工质量进行了一系列试验研究，找到了一种对铝合金模板面层有效的钝化处理方法，继而通过优化混凝土配合比设计、合理选用脱模剂，大大改善了采用铝合金模板施工的混凝土结构成形质量。关键词：铝合金模板；面层处理；混凝土配合
现浇混凝土与铝合金模板化学反应研究 本文内容：
摘要：针对铝合金模板面易与混凝土发生化学反应的问题，特对现浇混凝土工程中运用铝合金模板的施工质量进行了一系列试验研究，找到了一种对铝合金模板面层有效的钝化处理方法，继而通过优化混凝土配合比设计、合理选用脱模剂，大大改善了采用铝合金模板施工的混凝土结构成形质量。
关键词：铝合金模板；面层处理；混凝土配合比设计；成形质量控制
1概述
目前国内外对铝合金模板在碱性环境的混凝土结构浇筑过程中的化学反应问题研究较少[1-5]，国内外对铝以及铝合金材料面层的处理有表面涂层（分子自组装、溶胶-凝胶法等）、热喷涂、气相沉积、电镀、化学转化膜、阳极氧化等众多方法，但仅有较简单的混凝土原浆液钝化、热喷涂技术在现浇混凝土结构铝合金模板施工中有过应用，且效果不佳，其他面层处理技术因经济性、简易性等方面的原因未得到广泛推广[6-10]。为此，本文针对铝合金模板在现浇混凝土浇筑过程中发生化学反应，从而对造成混凝土表观存在大量浮浆、气痕、气泡等的问题进行分析，以探究国内常用铝合金模板（AL6061-T6、AL6082-T6）面层处理技术与现浇混凝土配合比、外加剂等特性，对铝合金模板施工过程中混凝土结构成形质量的影响规律，从而得到一种用于阻隔、弱化现浇混凝土与铝合金模板间化学反应的技术，最终优化铝合金模板施工工艺，提高混凝土成形表观质量。
2研究路线与方法
对于铝合金模板运用过程中所产生的混凝土表观质量问题，根据对象主体可分为3个方向进行研究：其一是铝合金模板面层处理工艺对铝合金模板耐腐蚀性的影响性研究；其二是现浇混凝土配合比、外加剂、施工方法等因素对铝合金模板耐腐蚀特性和结构成形质量的影响性研究；其三是铝合金模板施工中脱模剂对结构成形质量的影响性研究。
3研究过程
3.1铝合金模板面层处理工艺对铝合金模板耐腐蚀性的影响性研究
铝模板面层处理效果与铝模板材质类型有关，故在本试验过程中采取先横向比较确定最优方法，再纵向比较选择最适合铝模板材料的思路。铝模板面层钝化处理（图1）之后均采用热水封闭处理（图2）：温度95～100℃，pH值为5.5～6.0（用乙酸调节），处理30min。3.1.1钝化溶液处理选取4种钝化溶液做比较试验：磷酸盐稀土钇钝化液（第①组）；氟锆盐、氟钛酸钝化液（第②组）；稀土铈钝化液（第③组）；钼酸盐钝化液（第④组）。3.1.2阳极氧化处理采用恒定电流法进行铝模板面层氧化，电压U为18～25V，电流密度j为1.0～1.5A/dm2，温度为15～25℃。试验中，负极为石墨电极，正极为铝电极，U=20V，R=40000Ω，导线横截面积S=4mm2，得出j=1.0A/dm2，温度控制在20℃，氧化60min。阳极氧化溶液（图3）共2种，分别是：硫酸270g/L，Al2(SO4)3为10g/L，丙三醇15g/L（第⑤组）；硫酸270g/L，草酸25g/L，柠檬酸15g/L，Al2(SO4)3为10g/L，丙三醇15g/L（第⑥组）。3.1.3面层处理效果验证对采用2种方法处理后得到的铝片（铝片与铝合金模板材质相同），模拟商品混凝土酸碱性环境对铝片进行腐蚀，根据反应后的铝片质量变化来判断该处理方法是否有效。一般而言，质量变化越小，该处理方法效果越好。1）6082-T6型铝片面层处理效果如图4、表1所示。2）6061-T6型铝片面层处理效果如图5、表2所示。从以上面层处理试验结果得出，6061-T6型铝片耐腐蚀效果较好，且采用③号钝化溶液钝化处理后，在各酸碱性环境下，铝模板上不会产生大范围的反应变黑现象。另外，应注意控制混凝土碱性pH＜12.5，以弱化混凝土与铝合金模板之间的反应。
3.2混凝土中配合比、外加剂等对铝合金模板耐腐蚀特性和成形质量的影响性研究
3.2.1混凝土配合比设计根据工程应用实际情况，混凝土配合比设计如下：采用10～20mm和5～10mm这2种粒径的粗集料，混合比例为8.5∶1.5、7∶3和6∶4；选用河砂中细度模数为2.68的中砂，砂体积率选择0.41、0.42、0.43、0.44、0.45五类参数；胶凝材料选择华新水泥、二级粉煤灰、超细矿粉，矿粉及粉煤灰，并通过单掺及双掺的方式取代水泥，单掺的掺量为20%、30%，双掺的掺量及比例为25∶20、25∶15、20∶20、15∶25、15∶20（矿粉∶粉煤灰）。按照普通混凝土配合比设计方法并采用以上各类组成材料配比参数，设计C30强度等级的混凝土，设计容重2500kg/m3，通过控制单一变量（粗集料混合比例，矿物掺合料的掺量）研究新拌混凝土对铝合金模板表面的耐腐蚀情况以及混凝土的结构成形质量。试验结果如下：1）当粗集料混合比例为7∶3时，混凝土的流动性、包裹性均较好，坍落度能达到220mm以上，颗粒级配较合理（图6）。2）掺入粉煤灰、矿粉可以降低对铝合金模板表面的腐蚀，即降低了混凝土的pH值（图7、图8）。3）单掺粉煤灰、矿粉虽然能够提高混凝土的流动性，降低混凝土的pH值，但利用塑料模具成形后的试块表面会有很多明显的孔洞，存在色差，而采用铝合金模板施工成形后的混凝土试块表面同样有大量的孔隙，并会出现麻面、断角等情况，在未掺脱模剂的情况下会粘掉铝合金模板的表面薄层（图9、图10）。4）复掺粉煤灰、矿粉，粗集料混合比例为7∶3时，混凝土的流动性、包裹性同样达到最好，坍落度能达到220mm以上（图11）。5）相对于单掺的情况，复掺粉煤灰、矿粉更能够改善混凝土的工作性能，特别是总掺量在45%、40%时，混凝土较轻，易于成形，方便振捣，脱模后的铝合金表面腐蚀程度降低更明显（图12）。6）塑料模板脱模后的混凝土试块虽然表面平整，但依然有明显的气泡，在未刷脱模剂的情况下，铝合金模板脱模后混凝土试块表面同样会有大量的孔洞、麻面、断角等情况（图13、图14）。根据以上试验结果分析可知，双掺矿物掺合料比单掺矿物掺合料更能够改善新拌混凝土的工作性能（流动性、包裹性较好），且随着掺量的增加，混凝土浆体的pH值更低，当矿粉与粉煤灰的比例为25∶20及25∶15时效果最好，脱模后表面平滑，孔隙相对较少；粗集料混合比例为7∶3时，颗粒级配更加合理，工作性较好，减少大孔的含量；总胶材的掺量为360kg时，浆体的掺量较少，不能够将粗集料之间的孔隙填充完全，只有浆体富余时，才能大幅度降低混凝土的孔隙率。3.2.2外加剂影响性研究在混凝土配合比设计试验中我们不难看出，在胶凝材料的量为360kg时，不加引气剂，增加消泡剂会使得混凝土流动性显著降低，经时损失较大，0.5h之后基本上没有流动性，造成成形困难。在胶凝材料的量为455kg时，不加引气剂，混凝土的流动性依然较好，0.5h后经时损失较低。由此可见，提高胶凝材料的总量，可以显著提高混凝土的成形质量。
3.3铝合金模板施工中脱模剂对结构成形质量的影响性研究
采用粗集料颗粒级配为7∶3，砂的体积率为44%，水胶比为0.42，矿粉与粉煤灰的掺量及比例为25∶20，总胶材的掺量为455kg，容重控制在2350kg/m3进行混凝土配合比设计。通过不刷脱模剂、刷水性脱模剂1与水性脱模剂2，来研究刷脱模剂对混凝土表观质量的影响、脱模后铝合金模板粘有混凝土的量的多少、表面是否发生腐蚀以及其腐蚀程度，从而确定哪种脱模剂的效果最好（图15～图22）。由图可以看出，刷水性脱模剂后混凝土的表观质量会有所改善，大气孔减少，刷水性脱模剂2比刷水性脱模剂1更能够减少混凝土表面的气泡，气泡大幅度减少；说明水性脱模剂2效果远远高于水性脱模剂1；其次，由冲洗用过的铝合金模板可以看到，未刷脱模剂与刷水性脱模剂1的铝合金模板存在“掉皮”、表面变黑的现象，而刷水性脱模剂2的铝合金模板几乎没有什么变化。由此可以得到结论：在不对铝合金模板进行面层处理的前提下，使用较好的水性脱模剂也可以达到铝合金模板重复、多次使用的目的。
4结语
本文通过一系列的相关试验研究，较全面地分析了铝合金模板（AL6061-T6、AL6082-T6）面层处理技术与现浇混凝土配合比、外加剂等特性对铝合金模板施工过程中混凝土结构成形质量的影响规律，得到了一种对铝合金模板面层有效的钝化处理方法。同时，通过优化混凝土配合比设计、合理选用脱模剂，大大改善了铝合金模板施工的混凝土结构成形质量，并最终形成了一套铝合金模板施工中的混凝土结构外观成形质量控制方法，对后续铝合金模板施工具有一定的参考和借鉴意义。
参考文献
[1]洪艺玲.工程建筑混凝土原材料及配合比的检测研究[J].河南建材,2018(6):95.
[2]张萍.铝及铝合金表面化学氧化工艺研究[J].科学与财富,2013(10):20.
[3]武艳.工程混凝土原材料及配合比检测研究[J].城市地理,2015,24(22):815-820.
[4]陈永坚.混凝土原材料选择及配合比设计研究与分析[J].中国高新技术企业,2014(2):43-45.
[5]高万昌.现浇钢筋混凝土结构的铝合金模板施工技术[J].技术与市场,2015,7(8):111-112.
[6]董海燕.建筑现浇钢筋混凝土结构工程中铝合金模板的施工技术[J].建材与装饰,2015(44):21.
[7]覃轲,陈志龙,尹厚金.现浇钢筋混凝土结构的铝合金模板施工技术[J].建筑施工,2014,35(10):1156-1158.
[8]程佳,俞金永,张满江红.铝合金模板施工中的混凝土成型质量控制措施[J].建筑施工,2015,36(6):707-709.
[9]苏浩,寇广辉,王险峰,等.混凝土结构铝合金模板施工过程模拟分析[J].施工技术,2016,45(15):69-73.
[10]王琼,贾凯华,周乐宾.提高铝合金模板成型混凝土的细部质量若干做法[J].工程质量,2012,30(12):60-63.
作者：陈磊 龙昌林 刘永波 陈骏 牛寅龙 单位：中建三局第一建设工程有限责任公司
现浇混凝土与铝合金模板化学反应研究 来源：网络整理
免责声明：本文仅限学习分享，如产生版权问题，请联系我们及时删除。
相关文章