随着科学技术的不断进步,工程化学不断地应用到工程施工中,但是我们对于工程化学了解多少?如何应用工程化学指导我们的房建施工呢?
砼,我们不会陌生。砼是水泥、砂石及水、外加剂的反应结合物,可能有些人就停留在这个概念。如果我们更深入的去分析,我们会发现很多意想不到的知识。
水泥
水泥的主要成分是硅酸盐类:硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3),这意味着什么呢?
以硅酸三钙水化为例:硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(在砼中起到凝胶作用)和氢氧化钙3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2。
水泥硬化后生成了硅酸钙及氢氧化钙,这化学产物属于碱性物质,意味着我们可以用酸性物质去中和,这就是为什么瓷砖面附着有水泥或水泥砂浆,可以用酸性物质如草酸、稀盐酸、稀硫酸去清理的缘故。
我们在进行家装过程,也会发现瓷砖会泛碱,特别是墙面比较明显,墙砖贴好后没几天就泛白,为什么呢?
一般而言,采用水泥油湿贴瓷砖,水泥硬化后产生的Ca(OH)2,氢氧化钙析出表面后会与空气中的二氧化碳发生反应,生产碳酸钙,如果未及时清理,后期硬化后难清理,所以瓷砖表面会泛白。根据化学产物,我们可以用酸性物质去溶解反应清理。反应机理:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O。类似地,我们为了避免石材湿贴泛碱,一般石材都是干挂,而不是湿贴,且必须做好背涂防水。
混凝土
楼板开裂是工程常见的质量通病,特别屋顶开裂渗漏成为我们必须认真对待的话题。我们在浇筑完成楼面后,如果不及时浇筑湿润,楼板表面就开始泛白,接着就可能会出现裂缝,为什么呢?
其实,在混凝土硬化过程,水泥发生的化学反应属于放热反应,造成混凝土内部积聚大量的热量,内外部存在温度差,如果不及时平衡温差,混凝土热胀冷缩会造成面层开裂,所以,我们必须重视水泥发生的放热反应,及时浇水养护宜。
混凝土水化热曲线
实际施工中,我们可以通过手感触摸混凝土面层是否发烫,混凝土面层是否泛白。如果泛白,我们必须立即浇水湿润,主要是降低温差,同时,防止混凝土水分增发过快造成楼板开裂。
在大体积混凝土施工中,内外温度差可以达到50度以上,可见水泥水化热非常之大,我们必须选用水化热低的硅酸盐水泥,同时采取措施降温,如埋设冷却管。
大体积混凝土冷却管
钢筋
钢筋主要化学成分就是铁(Fe),铁不会与碱性的水泥发生反应,两者之间可以共存,但是,钢筋放久了为什么会生锈?
主要是钢筋(铁)被氧化生成氧化铁(FeO),如果还进一步氧化,则会形成疏松易剥落的褐色的铁锈氢氧化铁Fe(OH)3。所以,钢筋生锈主要是氧化,我们必须尽可能隔绝钢筋与水和空气(两者都能提供氧离子)接触,钢筋放久了或在潮湿的环境里会生锈就是这个缘故。
对于地下室而已,底板都是比较潮湿,底板除了承受地面上的荷载外,更重要的是要承受地表水或地下水压力作用,如果底板出现渗漏,我们必须及时堵漏,否则后果很严重,为什么这么说?
由于水分渗漏到底板钢筋里面,久而久之,钢筋就会锈蚀被氧化,我们会看见有锈迹从缝隙溢出,底板会因地下水压力作用进而开裂、拱起,这样我们配置的钢筋就没作用了。所以,我们必须及时处理底板渗漏,不能放任自由,钢筋锈蚀对混凝土造成极大破坏,这个是特别注意的。
回过头来讲,圆形钢筋适当生锈是好事,可以增加钢筋与混凝土的摩擦力,比如螺纹钢主要就靠螺纹与混凝土共同作用,所以筏板基础里螺纹钢不需要弯勾,而圆形钢筋必须弯90度的缘故。而钢筋生锈后,根据化学成份(Fe(OH)3),我们可以用酸性物质除锈。
钢筋腐蚀对混凝土的破坏
水泥砂浆
除了混凝土外,砌筑水泥砂浆、混合砂浆等都是水泥制品,为什么地下必须使用水泥砂浆?而地上可以使用混合砂浆?
其实是有原因的。因为水泥混合砂浆中的无机掺合料石灰膏,在潮湿的环境中不易硬化,必须吸收空气中的氧气还原成碳酸钙而硬化,Ca(OH)2+ O2=Caco3+ H2O,所以,潮湿或反复受潮的环境中(地下室)必须使用水泥砂浆。
其他
在工程施工中,还有很多都是应用化学反应原理,比如屋面防水卷材,以前都是用火烤APP防水卷材,主要是通过热熔方式粘贴防水卷材,属于物理反应过程,达不到根治防水的目的。目前比较流行的一种SPA反应性高分子防水卷材,该防水卷材通过与混凝土之间发生化学反应形成一体,非常有效的防止渗漏现象。可以预断,通过化学反应机理达到防水作用的防水卷材将是未来防水卷材的发展趋势。
SPA反应型防水卷材施工
再着,工程渗漏处理过程中,虽然可以高压注浆发泡剂,但是,这个不是最终的解决办法,我们必须用化学注浆,确保注浆材料能与混凝土发生化学反应,最后封闭裂缝。
总之,我们必须掌握工程化学在房建施工中的应用用,应用化学原理去解析及处理工程问题,避免不应有的重复返工。