凉水塔内壁防腐修补方案.docx

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凉水塔内壁防腐修补方案

凉水塔壁防腐修补方案

1．现状

我司凉水塔自2009年底投运，至今已经五年整。

该凉水塔是国首批投运的海水凉水塔之一，当时只有同期建设的宁海二期机组凉水塔是海水塔。

为了确保该海水塔的使用寿命，在工程设计前专门委托钢铁研究总院海洋腐蚀研究院研究并编制了《海水冷却塔结构材料及防腐蚀研究成果报告》，报告有150页，报告分析了凉水塔的腐蚀环境、研究了混凝土结构材料、试验了防腐涂层的性能，推荐使用环氧封闭底漆+环氧玻璃鳞片+丙烯酸聚氨酯涂层体系。

塔筒设计在通风筒壁、塔顶以下10米高围外壁、下环梁底部及通风筒外壁底部20米高围采用涂层防腐，防腐涂层体设计要求满足本工程长期海水运行环境作用下对混凝土构件的保护要求。

凉水塔壁防腐情况，我们都在每年的检修中进行检查，前两年情况较好，最近两年发现壁的锈蚀点越来越多，筒壁上的紅锈痕迹越来越明显。

配水槽上排气镀锌钢管在上次检修中仅发现镀锌层上有锈斑，最近一次检查发现腐蚀相当严重（防护层破坏后腐蚀速度很快），如下图所示。

凉水塔壁锈迹配水槽排气用镀锌管锈蚀严重

（已更换为PVC管）

2．行业类似凉水塔防腐修复的调研情况

行业凉水塔防腐修复的工程很少。

询问宁海电厂，他们没有对塔筒的壁防腐进行过修补，只是修复了人字立柱和淋水构件，修复方案是环氧沥青漆加玻璃丝布。

根据一些防腐施工单位提供的信息，兰溪电厂进行了塔筒壁的防腐修复工作。

经咨询，他们是长江流域的淡水塔，没有特殊的修复方案，单纯使用环氧类油漆整个壁重新涂抹了两遍。

3.混凝土结构腐蚀分析：

混凝土是一种多孔性复合材料，许多原因都能导致结构的渗水，各种原因导致的腐蚀是其中常见且极为重要的原因之一。

混凝土结构有很多微小通道或孔洞，水和其它物质能够很容易地进入部，对粘结物、骨料和钢筋等进行侵蚀。

更要注意的是，有些物质进入混凝土部后，会发生反应，导致混凝土结构的膨胀，迫使其开裂。

腐蚀因子，即湿气、氧气和离子（如氯离子）渗透进混凝土，钢筋就会锈蚀，进一步导致混凝土的劣化。

因此也要对混凝土结构进行腐蚀防护。

表面涂层的使用是最为重要且有效的防护手段。

3.1混凝土结构的碳化和硫化

水泥浆具有一定的保护钢筋免受腐蚀的能力。

钢筋混凝土中水泥的水化产物——Ca（OH）2是一种高碱性物质，pH值在12.5以上，混凝土中钢筋与该溶液接触，表面会形成氧化亚铁膜，它可以钝化钢筋，阻止氧与钢筋接触，从而对钢筋起到保护作用。

这种钝化作用在碱性环境中是很稳定的。

当水份通过孔洞形态的混凝土，在里面生成Ca（OH）2。

Ca（OH）2是一个碱性环境，由于外来的酸性气体，如CO2或者SO2渗入混凝土与Ca（OH）2发生化学反应，变成CaCO3或CaSO4，整个反应称为碳化或硫化作用。

当大量的CaCO3形成时，混凝土部碱性环境受到破坏，达到一定程度时，如pH在9以下时，钝态铁的保护层就失去作用，混凝土的钢筋因为没有受到碱性环境的保护而产生锈蚀。

混凝土的碳化或硫化因素很多，例如，水泥本身的质量，施工时水分及水泥比例，固化时间及环境等等。

而多孔的混凝土比一般混凝土碳化速度快，有时甚至快十倍。

此外，施工也是一个十分重要的问题，例如水泥层外壁与钢筋之间的距离（水泥壁）过小等。

碳化作用更比硫化作用多见，因为空气中的CO2含量总比SO2要多。

混凝土结构钢筋的腐蚀

3.2微生物腐蚀

微生物微生物腐蚀可导致混凝土表面污损、表层疏松、砂浆脱落、骨料外露，严重时产生开裂和钢筋锈蚀，使污水处理设施服役寿命缩短，这不仅影响城市的整体功能，而且还导致严重的经济损失。

污水中混凝土的腐蚀与许多微生物菌种的生存代有关。

目前研究认为硫氧化细菌将H2S氧化为生物硫酸是混凝土遭受腐蚀的主要原因。

硫氧化菌、硫杆菌和噬砼菌3种细菌的生存代生成生物硫酸导致混凝土腐蚀，其作用机理为：

在厌氧环境下，硫酸盐还原细菌将管道底部硫酸盐或有机硫还原为H2S，H2S进入管道未充水空间，在好氧环境下，硫氧化细菌将其氧化为生物硫酸，硫酸渗入混凝土，与混凝土中Ca（OH）2反应生成石膏，由此导致水泥水化物（CSH）分解，生成不溶性且无胶结作用的SiO2胶体，石膏则与混凝土中C3A的水化物进一步反应生成钙矾石，钙矾石生成时伴随体积膨胀，导致混凝土开裂，从而加剧混凝土管壁的腐蚀破坏。

因此，只有在好氧环境下，H2S被硫氧化细菌氧化为生物硫酸，才会对混凝土产生强烈的腐蚀作用。

防治混凝土微生物腐蚀的涂层保护措施分为两类，一类为惰性涂层，具有耐腐、抗渗、抗裂功能。

通常采用耐酸的有机树脂，如环氧树脂、聚酯树脂、脲醛树脂、丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚乙烯以及沥青等，另一类为功能涂层，具有酸中和或抑菌、杀菌功能。

3.3氯化物的渗透

氯离子的腐蚀是混凝土结构遭受腐蚀破坏的最重要因素之一。

氯离子来自于外部的生活污水，也有可能来自于建筑过程中使用的海砂、含氯防冻剂等添加剂，它会与混凝土中的Ca（OH）2、3CaO·2Al2O3起反应，生成易溶的CaCl2和带有大量结晶水，体积增大好几倍的固相化合物，造成混凝土的膨胀。

JTJ275-2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规》中规定，混凝土拌和物中氯离子对最高限值如下表（按水泥质量百分率计）：

混凝土固化后，遭受大气环境中氯化物污染是难以避免的。

氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质，当接触到钢铁表面后，便迅速破坏钢铁表面的钝化层，即使在强碱性环境中，氯离子引起的点锈腐蚀依然会发生，同时由于不论是气态还是液态的水往往会渗透到混凝土里面，而这种水并非纯水，含有一些电解液等杂质，电化学作用导致锈蚀加快进行。

当氯离子渗透到达钢筋表面，氯离子浓度较高的局部保护膜破坏，成为活化态。

在氧和水充足的条件下，活化的钢筋表面形成一个小阳极，未活化的钢筋表面成为阴极，结果导致作阳极的金属铁加速溶解，形成腐蚀坑，一般把这种腐蚀称为点腐蚀。

国际上还没有一致公认的引起混凝土中钢筋腐蚀的氯化物界限值，当结构处于干湿交替状态下或常年湿度大于80%时，通常认为在氯化物含量与混凝土的重量比达到0.2％以上时，就比较危险。

3.4结晶和冻融作用

混凝土的某些盐类（包括自身的或外来的），在湿度较大时，会溶解在水中，在湿度较低时结晶析出，在其结晶时按其特有的结晶学特征生长，对混凝土孔壁造成的结晶压很大，从而引起混凝土的膨胀开裂。

寒冷季节的冻融循环也是这种反应，冻融循环越是频繁，对混凝土结构的破坏就越大。

冻融主要的损害是在于冷冻时的循环。

当水在粘结剂的孔隙中存在时，经过冷冻就会膨胀，在粘结剂的部产生压力。

当冰的压力超过粘结剂的强度时，粘结性失效，混凝土强度就会降低。

冷冻会在混凝土表面引起开裂和剥落。

如果在裂缝中的冰开始解冻融化，流向混凝土深处，那么这些水会引起下一次的冷冻继续进行，新形成的冰就会使裂缝更加扩大。

3.5外力作用

超负荷承载和物体撞击对混凝土构造物的损害非常大，钢筋混凝土会出现长度数十厘米，宽度不等的斜状裂缝和裂纹。

由于受到撞击作用，混凝土保护层损坏，钢筋裸露生锈。

环境介质将混凝土中的易溶成分如Ca（OH）2溶解出来，引起混凝土强度减小，pH值降低，孔隙率增大，腐蚀介质就很容易进入混凝土部，导致混凝土结构很快就被破坏。

3.6冷热变化引起的劣化

沿海昼夜温差大，随着温度的上升和下降，混凝土会相应地膨胀和收缩。

在高温下的混凝土结构，失去热源后，几个小时后温度就会下降，这种热力膨胀和收缩会导致结构的开裂。

另外一个因素就是混凝土和钢筋的受热膨胀和收缩是不一样的，钢筋的速率要快得多。

如果温度的变化急剧而很快，受热膨胀系数的不同，也会导致混凝土的开裂。

4冷却塔壁修复方案

鉴于上述实际情况和腐蚀机理，做了如下海水冷却塔的涂层维修方案。

4.1Coatingsystems涂层体系

所有待涂表面必须干净、无固化剂、挥发剂、抹平化合物、表面硬化剂、风化物、脂类、油、老涂层以及松散或分裂的混凝土颗粒。

推荐的表面处理方法为高压淡水喷水处理。

（喷砂适用于新塔施工）

图1.冷却塔混凝土维修示意图

4.1.1混凝土破损，钢筋裸露并出现锈蚀区域：

序号

区域

修补步骤

产品

厚度

1

钢筋生锈区域

对生锈钢筋表面除锈

（水性）改性聚合物水泥砂浆

2mm

2

钢筋修复区域及其他6mm以上缺损区域

填充修补6mm以上缺损

厚浆型水泥基修补砂浆

局部填平

3

填平后的修复表面（如图1）

喷两道或滚涂4道

低表面处理环氧树脂漆

300um

说明：

施工前，需用高压淡水冲洗去除待涂表面的可溶性盐。

动力工具打磨除去疏松的混凝土，裸露锈蚀的钢筋涂覆改性聚合物水泥砂浆,然后再用厚浆型结构修补砂浆修补找平混凝土破损区域；再施工低表面处理环氧树脂漆,喷涂两道或滚涂4道，使漆层厚度达到300微米！

4.1.2旧涂层完全剥落，混凝土破损或呈蜂窝状，但未露出钢筋区域：

序号

区域

修补步骤

产品

厚度

1

蜂窝状表面区域，6mm以下缺损区域

填充修复6mm以下缺损

纤维增强防水漆修平涂层

局部修平表面

2

填平后的修复表面（如图2）

喷两道或滚涂4道

低表面处理环氧树脂漆

300um

图2蜂窝状混凝土表面区域

说明：

施工前，需用高压淡水冲洗去除待涂表面的可溶性盐；

混凝土表面应当无浮浆皮、风化物、油、脂、老化、疏松和开裂的混凝土颗粒。

混凝土表面所有附着不牢及突起、尖锐的区域应用动力工具打磨除去；裂纹、空隙、凹坑等缺陷先用纤维增强防水修平漆填充修补平整；再施工低表面处理环氧树脂漆，喷涂两道或滚涂4道，使漆层厚度达到300微米。

4.1.3旧涂层破损/剥落但混凝土表面完好区域：

序号

区域

修补步骤

产品

厚度

1

旧涂层破损/剥落但混凝土表面完好区域

喷涂一道

环氧封闭底漆

50um

2

封闭后的混凝土表面

喷两道或滚涂4道

低表面处理环氧树脂漆

300um

说明：

施工前，需用高压淡水冲洗去除待涂表面的可溶性盐；

封闭底漆一定要用喷涂方式，因为冷却塔壁是垂直的，如用滚涂方式封闭漆会向下流而只有少部分会进到混凝土孔隙中，起不到充分封闭作用；充分封闭后再施工低表面处理环氧树脂漆，喷涂两道或滚涂4道，使漆层厚度达到300微米。

4.1.4旧漆层完好区域：

序号

区域

修补步骤

产品

厚度

1

完好旧漆层表面

喷一道或滚涂两道道

低表面处理环氧树脂漆

200um

说明：

施工前，需用高压淡水冲洗去除待涂表面的可溶性盐；

对于旧涂层完好的区域，用动力工具打磨除去已粉化、疏松的旧涂层，露出新鲜的涂层，使下道涂层与其能良好附着；再施工低表面处理环氧树脂漆，喷涂一道或滚涂两道；使新涂层加上原有旧漆层总厚度达到300微米。

第一步：

钢筋暴露区域

对该区域进行规则切割，暴露出生锈的钢筋，直至钢筋后部有2.5cm的空间来方便施工。

然后用毛刷刷涂生锈钢筋修复防护涂料（改性聚合物水泥砂浆）.

第二步：

蜂窝状表面区域，6mm以下缺损域

手工涂覆纤维增强防水漆修平涂层，要求产品用可修复0-6mm的缺损及蜂窝状表面。

第三步：

混凝土表面完好区域

喷涂，滚涂或刷涂施工低表面环氧树脂漆.

备注：

∙低表面环氧树脂漆和该型聚合物水泥砂浆均可施工于钢结构及混凝土基材表面。

∙施工环氧封闭底漆建议用原厂品牌稀释剂稀释15%~20%，以便在混凝土基材上提供良好的渗透作用并作为底漆/封闭涂层。

施工涂料前，混凝土含水量应低于6%。