大型排水构筑物的防腐处理_防腐产业网

  特种结构bookmark0大型排水构筑物的防腐处理bookmark1孟元龙陈能礼周质炎bookmark2(上海市政工程设计研究院200092)发论述了目前国内外常用的几种防腐处理方法,并举例说明了其在工程实践中的应用。

  言钢筋混凝土构件需要满足安全性、适用性和耐久性的要求,排水构筑物一般都有较深的埋深,长期与地下水接触。如果地下水对混凝土没有或具有相对较弱的腐蚀性,构筑物一般依靠自身强度以及保护层和垫层均能达到抗腐要求,从而达到设计使用年限。但是,对于建筑在地下水对混凝土有较强腐蚀性的地基土上的排水构筑物,由于地下水的腐蚀,构件往往不能达到设计使用年限。腐蚀给国家和人民的生命和财产安全带来极大挑战,国家也颁布了相应法规(如:《工业建筑防腐蚀设计规范》),因而如何选择一个既安全又经济的防腐方案就显得十分重要。

  一、防腐技术及常用防腐方法1.防腐技术所谓防腐技术就是依据钢筋在氯盐环境中的电化学行为和腐蚀机理,设法阻止混凝土PH值下降、保证钢筋界面上的钝化膜不活化、维持界面双电层的电位恒定、避免钢筋表面去极化的发生,从而有效地控制腐蚀的发生。对于钢筋混凝土构件,如何有效地控制氯盐的总量,使之限定在规定的范围之内,避免氯离子对钢筋的腐蚀,是解决腐蚀的根本方法。根据(〈混凝土结构设计规范》,氯离子的总量限定值在1类环境应小于1. 0%在2a环境应小于0. 3%在2b环境应小于0.2%在3类环境应小于0.1%(氯离子占水泥用量的百分率),以混凝土水泥用量为35Ckg/m3计算折合为3.5~0.35kg/m3不等,该值与美国、日本等发达国家的规范值基本一致。氯离子在混凝土中的扩散过程可用下列方程描述:吟D―氯离子扩散系数;t一扩散作用时间;u―积分变量。

  公式(2)可利用正态分布求出。这样,利用扩散方程可以将氯离子扩散与使用年限建立起关系,从而据此进行混凝土耐久性设计或检验评估,在此基础上根据混凝土的施工和所处环境相应建立各种各样的防腐技术。

  2.常用防腐方法根据钢筋防腐技术原理,在工程中经常采用的方法概括起来分为两大类:物理方法和化学方法。物理方法主要就是通过外界条件阻断腐蚀源与钢筋或混凝土的接触;化学方法就是依据化学原理,通过一定措施,使得混凝土构件即便暴露在腐蚀源中也不至于发生腐蚀。在工程实践中,采用何种方法,要通过技术经济比较后才能得出最佳方案。

  (1)优选原材料钢筋混凝土构件是由胶凝材料将粗细骨料胶结而成的固体材料。在选择原材料时,对于胶凝材料可优先采用防酸水泥;对于粗细骨料,如果原材料中含有大量的氯离子,就会加速钢筋的锈蚀,缩短使用年限。因而,在选择粗骨料时,应尽量选择碳酸岩碎石,它一方面有较高强度,另一方面能够形成一定的碱性环境,使得钢筋表面的钝化膜长期处于钝化状态;在选择细骨料时要尽量采用河砂,严防海砂带入氯离子。

  提高混凝土密实度降低腐蚀介质在混凝土中的渗透性,是阻止腐蚀源进入混凝土的有效手段。在胶凝材料中掺入一定比例的微硅粉、粉煤灰或磨细矿淹,这些材料能够改善混凝土的孔隙结构,致使环境介质不易渗入混凝土内部。

  添加混凝土外加剂阻锈剂作为一种阻止混凝土中钢筋腐蚀的外加剂,其作用得到公认。其作用的实质是改变钢筋周围(混凝土)的环境,即使是大量腐蚀介质进入,也能使钢筋不发生腐蚀。国际公认的数据表明,钢筋周围氯离子渗入量达到lkg/m3时,其钢筋锈蚀足以导致混凝土开裂。如果掺入足量阻锈剂到混凝土中,氯离子即使达到10kg/m3,仍可保证钢筋不锈蚀。添加阻锈剂是延长结构使用年限的有效措施。阻锈剂能够有效阻止由于原材料的选择而导致的钢筋腐蚀。

  阴极保护是利用腐蚀电池原理,将需要被保护的钢筋作为阴极,通过阳极向阴极不间断地提供电子,首先使结构极化,进而在钢筋表面富集电子,使其不易产生离子,从而大大减缓钢筋的腐蚀速度。阴极保护一般有牺牲阳极法和外加电流法两种。

  大型污水处理厂往往占地很大,在工程实践中大多选用强制电流法,但使用该方法对附近金属构件影响较大,且需要专人看管和不间断电流。

  加保护层或垫层厚度大量工程实践和试验表明,处于氯盐环境中的混凝土表面12mm深度内的氯离子浓度远远高于25 ~50mm深度范围。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)对处于1、2、3类环境的构件的混凝土保护层厚度有明确规定。但当腐蚀介质较强时,往往需要采用其它方法来确保构筑物在腐蚀介质中的安全。

  涂层钢筋是近20年发展起来的一项钢筋防腐技术。涂层一般选用环氯树脂粉末以静电喷涂方法制作,将普通钢筋表面进行除锈、打毛等处理后加热到230多摄氏度高温,再将带电的环氧树脂粉末喷射到钢筋表面,经过一定养护固化后形成一层薄膜保护层。它既可以阻隔钢筋与水分、氧、氯化物或腐蚀介质物理接触,又可以阻隔钢筋与外界电流化学接触。但是由于混凝土在浇筑时经常需要下料、振捣,因而极易造成施工过程中的涂层擦伤,给工程带来安全隐患。

  混凝土表面的保护涂装这种方法理论较简单就是设法阻止腐蚀介质与钢筋或混凝土的接触,从而达到防腐要求。常用的方法是涂刷或铺设防腐材料(有机防腐材料和无机防腐材料)的方法。

  某污水处理厂日污水处理能力为8. 5万m3/d拟建场地位于河岸的高漫滩一I级阶地上,场地内由上而下分别为杂填土、粉土、砂卵石和泥岩等。地表水在枯水期时对混凝土结构具有弱腐蚀性,在丰水期时由于受河水影响,对混凝土结构不具腐蚀性;地下水受补给条件影响,对混凝土结构具有强腐蚀性,对混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀性,防护等级宜采用三级防护。

  本文以厂区内受地下水影响较严重的曝气池来说明。根据地下水对构筑物的腐蚀程度,该工程选用具有良好抗酸碱能力、抗渗能力、变形能力的聚乙烯丙纶复合防水卷材作为阻断地下水与混凝土接触的防腐措施。

  该防水卷材上下各有一层丙纶编织布,与卷材胶粘剂和抗硫酸水泥搅拌成的粘结剂配套使用,保证防水卷材与池壁的良好粘结。其造价为由于曝气池处地下水对混凝土有强腐蚀性,严防由于材料的选择和施工因素给工程带来损失,因此设计对防水卷材有如下要求:断裂伸长率:40%不透水性:0.35MPa;低温弯折性:一40*C,浸水一25*C,  该工程防腐处理取得了初步成功,虽然在整个施工过程中,也存在局部问题(例如起壳现象)但是,经足够重视和精心组织,问题都得到了圆满解决。运行几年来,得到了业主的肯定,提供了宝贵的工程经验。

  某污水处理厂高效一体化反应池场地条件为侵蚀性⑴2对混凝土有弱腐蚀性;1+含量平均为6675.7mg,数值大于5000mg,对于长期浸水的钢筋混凝土结构中钢筋具有弱腐蚀性,对处于干湿交替地段的钢筋混凝土结构中钢筋具有强腐蚀性。根据场地条件,应对该一体化反应池采取防腐措施。

  该污水厂处于腐蚀性地下水中的构筑物拟采用无机材料的涂层保护,通过比较,若采用抗硫酸水泥砂浆粉刷,往往由于构筑物表面积大,水泥砂浆粉刷常常由于砂浆自身的收缩而产生“空鼓”现象,进而脱落,最终失去保护混凝土构筑物的意义。无机材料SJ-601防水建筑胶粉作为构筑物的防腐措施其化学作用与工作机理是:胶粉按规定比例与水混合搅拌后均匀涂抹在混凝土表面,其中活泼的化学物质除产生硅溶胶外,还同矿物原料产生催化反应,生成不溶与水的氢氧化铝、氢氧化铁等胶体物质以及具有膨胀性的复盐酸铝钙等结晶体,这些不溶于水的物质细密地充斥混凝土表面层的微孔和毛细管中,且由表层向内深入形成根蔓状或爪状结构,将外来任何方向的水或其它液体的渗漏通道堵塞。

  防水胶粉能够成为防酸水泥砂浆的替代品,这是因为它具有粘着力强、渗透性好、柔性大等优点,粉刷两度后厚度仅为2 ~3mm使构筑物表面形成一道坚固的防护层。该防水胶粉每m2用料约2~3kg,其造价为22选用防水胶粉作为防腐措施,对于材料的选择尤其重要,设计时,防水胶粉必须具有如下特性:初凝/终凝(h):(%):<3;粘结强度(常温自养7d,MPa)>2.4;压剪强度(常温自养7d,MPa)>2.2;耐水性(常温自养7d,浸水24h,压剪强度,MPa)>1.6;抗冻性(常温自养7d,1.6;不透水性(常温自养24d,动水压1. 5MPa48h):不渗漏;耐腐蚀性(常温自养7d后分别以该防腐方法施工方便,但在施工时必须正常洒水养护,养护方法与混凝土养护基本相同;覆土时,应避免硬物(如石块)与之摩檫。目前一体化反应池已经投入使用。

  构筑物的腐蚀是一个复杂的物理化学过程,措施有多种,应充分认识腐蚀的危害性,确立腐措施;对于有腐蚀性地下水对混凝土构筑物的腐蚀,选用耐酸碱的复合防水卷材或防水工程胶粉等混凝土保护涂装方法来保证构筑物在使用年限内不被地下水腐蚀破坏不失为一个理论简单、施工方便、经济合理的方案;在众多腐蚀因素中,氯盐是引起混凝土腐蚀破坏的最重要因素,因而应加强对氯盐腐蚀的防护工作。

(完)

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