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大型排水构筑物的防腐处理
文章来源:中国防腐装备网    添加人:admin    添加时间:2015/12/22
 
    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。
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