工業(yè)混凝土處理池中的防腐蝕技術

1、工業(yè)砼處理池中的防腐蝕技術目前石油、化工、濕法冶煉、火力發(fā)電、制藥等企業(yè)中有許多大型混凝土貯 池，其功能為：用作酸、堿液的儲放；酸堿的中和處理；污（廢）水存放；排煙 脫硫系統中的石膏漿及石灰漿的堆放等。這些貯池一般為埋地式、半埋地式的封 閉、半封閉或敝口露天形態(tài)，大都采用鋼筋混凝土結構。這些貯池由于要長期受 酸堿等化學品、工業(yè)污水、工業(yè)大氣、紫外線、固體顆粒的流動磨損、沖刷等因 素的作用，存在著酸堿腐蝕、大氣腐蝕、磨蝕、滲透式脹裂的物理侵蝕，菌藻類 的微生物腐蝕等多種較為復雜的腐蝕形態(tài)，嚴重影響使用壽命。為此在設計貯池時就要充分考慮采取防腐蝕的處理技術問題。大型鋼筋混凝 土貯池一般均建在室外，

2、要經歷一年四季的溫差變化，容易發(fā)生脹裂滲透的物理 性破壞；貯池中存放的廢酸或酸性介質、堿液，能使水泥固化物中的游離鋁酸三 鈣、氫氧化鈣的水化物反應生成可溶性鹽類，造成水泥表面層層剝減；大氣中的 二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣作用生成不溶于水的碳酸鈣，堵塞在混凝土的孔隙 中，還可以和碳酸鈣進一步反應生成易溶于水的碳酸氫鈣，使混凝土受到破壞。 當水質為碳酸鈉、碳酸鈣型時，水中的碳酸鈣呈不飽和狀態(tài)，有可繼續(xù)溶解混凝 土中碳酸鹽的能力，致使混凝土強度減弱。此外，大多數貯池的污水由于長期存 放，當夏季溫度升高到3040C時，污水中菌藻類微生物大量繁殖，從而形成 嚴重的微生物腐蝕。-如上所述，就要求對各類腐蝕

3、性的工業(yè)污（廢）水進 行防腐蝕處理，以盡量延長污（廢）水處理設施長期有效的運行。根據我們對各 類污廢水池多年的實際處理經驗，對各種防腐蝕處理方法進行了一個總結，并介 紹一些新型防腐蝕材料的發(fā)展及應用給業(yè)界，以利于提高我國的環(huán)保和防腐蝕技 術水平。二、常規(guī)防腐蝕處理結構在污廢水處理池中，由于污廢水中含有大量的腐蝕性介質，如含有廢酸、 氧化性化學品等，對以混凝土為基礎的處理池其腐蝕性是較大，未經防腐蝕處理 的砼處理池，一般情況下，2-3月個就會出現池表面的損壞、強度下降明顯。因 此，必須對混凝土基礎的處理池進行防腐蝕處理，下面就分別介紹幾種目前國內 上比較常見的防腐蝕處理方法。-2. 1玻璃鋼襯里

4、這是最常見的防腐蝕處理方法，它是利用玻璃纖維增強塑料（俗稱“玻璃鋼”） 結構在混凝土基礎上形成一層防護，玻璃鋼襯里具有整體性、抗?jié)B性好和造價合 理的特點，同時選用適當的防腐蝕樹脂就能夠達到良好的防腐蝕效果。在玻璃鋼 襯里防腐蝕工法中，一般采用玻璃纖維加玻璃纖維短切氈或表面氈的復合結構， 厚度在1-3mm之間。-2.1.1樹脂的選擇一般情況下許多廠家和工程公司均會選擇環(huán)氧樹脂，因為環(huán)氧樹脂具有來源廣、 成本合理、耐腐蝕性能優(yōu)良、收縮率低的特點，同時在混凝土基礎上施工中，要 求樹脂的收縮率不能太大，否則可能會導致在玻璃鋼襯里工藝時，出現由于樹脂 的固化收縮造成的內應力而導致“脫殼”的現象，而引起防

5、腐蝕失效。但是環(huán)氧 樹脂本身也有其化學組成等各方面的局限性，下面就分別一般述說：-1）環(huán)氧樹脂的固化體系一般情況下會采用胺類固化體系或者酸酐類固化體 系，胺類固化體系為常溫或室溫固化體系，酸酐類固化體系為中高溫固化體系， 而一般在防腐蝕工程施工中均在室溫或常溫下施工，所以在污廢水防腐蝕處理中 均采用胺類固化體系，其固化原理是利用胺基團上的活潑氫與環(huán)氧基反應而最后 交聯，形成三維網狀結構，但這個交聯結構很容易在酸性的介質作用下分解，導 致三維交聯結構的解體而引起防腐蝕的失效，所以胺類固化的環(huán)氧樹脂在室溫下 的耐酸性還是不錯的，但在大于40C或者更高的作用溫度下的耐酸性就不太理 想；選用室溫下固化

6、環(huán)氧樹脂的熱變形溫度（HDT） 一般情況下較低，均在60-70C 之間，因此也不能耐更高的溫度，推薦使用溫度不能超過75C；下表中列出了環(huán)氧樹脂的耐腐蝕性能：環(huán)氧樹脂耐介質的濃度和溫度化學介質濃度（%）溫度（C）化學介質 濃度（%）溫度（C）硫酸2066鹽酸2060硫酸7040鹽酸3635氫氟酸1020醋酸1066氫氧化鈉3040苯- 25苯酚-66氨水稀66甲醛2)由于選用胺類固化體系的環(huán)氧樹脂的養(yǎng)護周期較長，更重要的是：采用的胺類固化劑的毒性較大，對施工人員的身體危害極大，如乙二胺的LD50 （半 數致死量）為620mg/kg，蒸氣壓高達14665Pa（11mmHg），因此施工人員極易接觸

7、 和吸入乙二胺蒸汽而引起皮膚過敏、頭昏、失眠、健忘、急燥、胸悶等神經系統 癥狀和肝器官等疾病，嚴懲者甚至引起急性中毒或死亡，之后開發(fā)成功并大量應 用毒性較小的固化劑，如T31等。 3）一般工程中米用的6101 （E-44）的粘度較大，尤其是在冬天室溫或北 方施工時，樹脂已凝結成固體或半固體狀，不可能直接操作，給現場施工等帶來 了極大的不便，為了降低樹脂的粘度以方便施工，應加入適當比例的稀釋劑來來 達到降粘的目的，稀釋劑有活性稀釋劑（如低粘度的液體狀環(huán)氧樹脂）和非活性 稀釋劑（如丙酮等），但采用前者的成本相當高，一般不會采用；而采用后者時， 給環(huán)境和施工質量帶來了負面的影響，丙酮極易揮發(fā)，而丙酮

8、的氣味非常具有刺 激性，在給現場施工人員造成身體上的傷害的同時，也造成了周圍環(huán)境的污染， 并容易起火或發(fā)生爆炸。更為重要的，是由于揮發(fā)性的非活性稀釋劑的揮發(fā)造成 了固化物的不致密，勢必影響玻璃鋼的抗?jié)B性，從而導致耐腐蝕效果的下降，尤 其是電子工業(yè)中的污廢水處理中，由于工業(yè)廢水中含有氟化氫等化學介質，而氟 化氫介質的腐蝕形態(tài)主要是由于分子體積較小，而在聚合物中容易發(fā)生分子水平 上的擴散或溶脹，正如上表中的數據所顯示的，環(huán)氧樹脂的耐氫氟酸的效果不是 特別好。所以，目前在國外已經很少采用環(huán)氧樹脂用于防腐蝕工程制作了，一般情況 下會采用環(huán)氧樹脂改性的乙烯基酯樹脂。環(huán)氧乙烯基酯樹脂是由環(huán)氧樹脂與甲基丙烯

9、酸通過開環(huán)加成化學反應而制 得。它保留了環(huán)氧樹脂的基本鏈段，又有不飽和聚酯樹脂的良好工藝性能，它在 適宜條件下固化后，表現出某些特殊的優(yōu)良性能，具有良好的工藝性和耐腐蝕性。 正如上面文章所言，樹脂的收縮率對于玻璃鋼法的耐腐蝕效果影響較大，而常規(guī) 的雙酚A型乙烯基樹脂的室溫固化收縮率為3%左右，而新推出的一新低收縮891 乙烯基樹脂的收縮率2.1.3施工過程及要點1封底層：在經過處理的基層表面，均勻地涂刷封底料，不得有漏涂、流 掛等缺陷，自然固化不宜少于24?h。-2修補層：在基層的凹陷不平處，應采用樹脂膠泥料修補填平，自然固化 不宜少于24?h，用樹脂膠泥料修補刮平基層。-3間歇法樹脂玻璃鋼鋪

10、襯層的施工，應符合下列規(guī)定：-1玻璃纖維布應剪邊，滌綸布應進行防收縮的前處理。-2.先均勻涂刷一層鋪襯膠料，隨即襯上一層纖維增強材料，必須貼實，趕 凈氣泡，其上再涂一層膠料，膠料應飽滿。-3.應固化24?h，修整表面后，再按上述程序鋪襯以下各層，直至達到設 計要求的層數或厚度。-4.每鋪襯一層，均應檢查前一鋪襯層的質量，當有毛刺、脫層和氣泡等缺 陷時，應進行修補。5. 鋪襯時，同層纖維增強材料的搭接寬度不應小于50?mm,上下兩層纖維 增強材料的接縫應錯開，錯開距離不得小于50?mm。陰陽角處應增加一至二層纖 維增強材料。-4連續(xù)法樹脂玻璃鋼鋪襯層的施工，應符合下列規(guī)定：-1.平面一次連續(xù)鋪襯

11、層數或厚度，以不應產生滑移，固化后不起殼、脫 層為限。-2.立面一次連續(xù)鋪襯層數或厚度，以不應產生滑垂、固化后不起殼、脫 層為限。-3.鋪襯時，上下兩層纖維增強材料的接縫應錯開，錯開距離不得小于 50?mm，陰陽角處應增加一至二層纖維增強材料。-4.應在前一次連續(xù)鋪襯層固化后，再進行下一次連續(xù)鋪襯層施工。-5.連續(xù)鋪襯到設計要求的層數或厚度后，應自然固化24 h，即可進行封 面層施工。-5樹脂玻璃鋼封面層的施工，應均勻涂刷面層膠料。當涂刷兩遍以上時， 待第一遍固化后，再涂刷下一遍。2樹脂鱗片膠泥襯里所謂的鱗片膠泥襯里，就是將具有一定片徑和厚度的玻璃鱗片，分別與各類 耐腐蝕樹脂等混合，經專用機械

12、配制而成的膠泥（涂料），再經施工涂敷于混凝 土表面，室溫固化后所得到防腐蝕內襯。根據樹脂基體的不同，有二種可供選擇： 一種是環(huán)氧樹脂鱗片膠泥；另一種乙烯基酯樹脂鱗片膠泥（vinyl ester glass flake mortar），簡稱為VEGF鱗片膠泥。相對而言，后者的綜合性能包括耐腐 蝕性能和耐溫性能均優(yōu)于前者，目前在日本、美國等國家均采用后者。VEGF鱗 片膠泥具有以下特點：1）耐腐蝕性能好：由于VEGF鱗片膠泥采用的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹脂， 該類型樹脂具有較環(huán)氧樹脂更好的耐腐蝕性能；2）較低的滲透率：VEGF鱗片膠泥的抗水蒸汽滲透率比普通環(huán)氧樹脂涂料高6-15 倍，比普通環(huán)氧

13、FRP高4倍；3）VEGF鱗片膠泥具有較強的粘結強度，不僅指樹脂基體與其中的玻璃鱗片之間 的粘結強度較高，而且VEGF鱗片膠泥與混凝土基材之間的粘結強度高，與混凝 土的粘結強度N2.5Mpa。因此VEGF鱗片膠泥涂層不易產生龜裂、分層或剝離， 附著力和沖擊強度較好，從而保證較好的耐蝕性；4）耐溫差（熱沖擊）性能較好：涂層中由于含有許多玻璃鱗片，因此消除了涂 層與基材之間的線膨脹系數的差別，VEGF鱗片膠泥涂層的線膨脹為11.5X 10-6?/C,，使VEGF鱗片膠泥適合于溫度交變的重腐蝕環(huán)境。我們進行了耐熱沖 擊性能試驗，即把涂有VEGF膠泥的鋼板交變放置在100C沸水和0C的冰水各1 小時，

14、經100次交變試驗后未能有異?，F象出現。-5）耐磨性好：VEGF鱗片膠泥在固化后的硬度較高，比普通醇酸漆高2-3 倍，耐磨性較好，如VEGF鱗片膠泥的耐磨性為105mg （CS-17W-500 g情況下）， 而受外機械損傷時，VEGF鱗片膠泥的破壞是局部的，其擴散趨勢小，易于修復。 -6）工藝性較好：由于VEGF鱗片膠泥的固體成份較高，可以一次性成較厚 的涂層，涂層方法可以是噴涂（spay coating）、鏝涂（trowel coating）、刷涂 （roller coating）等成型工藝，并具有當場配制和室溫下固化的特點。在VEGF 鱗片膠泥涂層使用幾年后，若出現遭損壞的情況，只需在該處

15、作簡單的處理即可 進行修復，并可繼續(xù)使用而不影響使用性能，具有修補性好的特點。-2. 2.1膠泥施工過程及要點在工業(yè)污廢水處理池等混凝土基層上施工的方法及過程相當簡單，具體的使用過 程如下：-，基礎混凝土要求養(yǎng)護期不少于28天，表面含水率應但在是許多工業(yè)場合中，剛排放的污（廢）水的腐蝕性 能較強，溫度較高（有的達120C），或者固體粉粒的含量較高，如熱軋車間的 含酸廢水（達到180C）；鈦白粉生產中的含硫酸廢水等更具有腐蝕性。在這種 情況下，用玻璃鋼襯里或者VEGF襯里就不能解決這種既要求耐高溫耐腐蝕，又 要求耐磨耗的情況，這種腐蝕條件下一般用耐酸塊材砌筑的方式來解決。選用的 耐腐蝕塊材有耐酸

16、磚、各類耐腐蝕石材（如花崗石、石英石等），這些耐腐蝕塊 材的基本成份是二氧化硅，具有優(yōu)良的耐酸性能，同時由于結構致密，吸水率小， 耐磨耗性好。表3.1中耐酸磚的部分耐腐蝕情況。-2.3.1施工過程及要點1鋪砌塊材時，基層的表面應均勻涂刷封底料，待固化后再進行塊材的鋪砌。 在某些情況下，基層上可采用璃鋼隔離層，此時宜先涂刷一遍與襯砌用樹脂相同 的膠料，然后進行塊材的鋪砌。2塊材結合層厚度、灰縫寬度和灌縫或勾縫的尺寸，均應符合表3.2的規(guī)定。3塊材在鋪砌前先進行試排；鋪砌時的順序應由低往高，先地坑、地溝，后地 面、踢腳板或墻裙。陰角處立面塊材應壓住平面塊材，陽角處平面地材應蓋住立 面塊材，塊材鋪砌

17、不應出現十字通縫，多層塊材不得出現疊縫。4塊材的鋪砌，還應符合下列規(guī)定：-1.耐酸磚和厚度W30mm石材的鋪砌，宜采用樹脂膠泥揉擠法施工；平面 上鋪砌厚度30mm石材，宜采用樹脂砂漿座漿、樹脂膠泥灌縫法施工；立面上 鋪砌厚度30mm石材，宜采用樹脂膠泥揉擠法砌筑定位，其結合層應采用樹脂 膠泥灌縫法施工。結合層和灰縫的膠泥或砂漿應飽滿密實，塊材不得滑移。-2.立面塊材的連續(xù)鋪砌高度，應與樹脂膠泥的固化時間相適應，砌體不得 變形。-3.當鋪砌塊材時，應在膠泥或砂漿初凝前，將縫填滿壓實，灰縫的表面應 平整光滑。；塊材的灌縫與勾縫，應符合下列規(guī)定：樹脂膠泥的灌縫與勾縫，應在鋪砌塊材用的膠泥、砂漿固化后進行。灌縫或勾縫前，灰縫應清潔、干燥。灌縫時，宜分次進行，縫應密實，表面應平整光滑。勾縫時，縫應填滿壓實，灰縫的表面應平整光滑。3、應用舉例1在一目前國內最大的芯片集成電路制造廠的工業(yè)污水處理池中，含有一些廢 酸，其中包括一些氫氟酸，在這個工程中采用了 891乙烯基酯樹脂玻璃鋼結構， 已經運行2年，效果