污水厂混凝土的腐蚀及防腐

污水厂混凝土的腐蚀及防腐

摘要：在城市污水厂中，设计人员多注重金属设备的腐蚀及防腐，通常忽略忽

视了混凝土构筑物的腐蚀及防腐。污水厂混凝土的腐蚀问题已经成为影响工程质

量和使用寿命的重要因素，采取有效的防腐对策可大大提高工程使用寿命。

关键词：污水厂；混凝土；腐蚀；防腐

1、工程概况

岩东污水处理厂位于于浙江省宁波市北仑区，临海而设，1999年开建，一期工程于2001年投入使用，到2012年已使用12年。总设计处理规模为24万吨/天，分四期建设，2012年

污水日处理量最高达16.3万吨，2017年污水处理量实际达28万吨/天

2012年污水厂区进行三期工程扩建，规模为土建按12万吨/天，其中设备按6万吨/天配置。因岩东厂原规划未预留再生水系统的用地，后于2008年在四期用地污水处理用地上新

建10万吨/天再生水系统。

污水厂预留场地减少，在原一半用地规模上建12万吨/天的污水构筑物，所以三期工程

对原有设施进行改造，预留线管也须进行移位，以容纳构筑物增长、加深的需要。

工程对一、二期的进水水渠进行拆除，以建设新进水泵房。水渠截面为封闭“□”字型，尺

寸简图如图1所示。

图2 混凝土表面脱落

整条水渠是从进水泵房的到细格栅，其中进水泵房和细格栅上口为为敞开，检查进水泵

房和细格栅构筑物的表面混凝土质量：表面密实，用小尖锤敲打，坚硬。

2、污水厂混凝土的腐蚀环境

污水厂的腐蚀环境主要是生活污水和工业废水，成分比较复杂，往往含有大量的酸、碱、盐，pH值变化范围大，有机物和微生物含量高，夹杂着泥砂等固体颗粒物。同时，水处理过程中加入的微生物和氯气等也会对设备或构筑物产生腐蚀。另外，水里氧气浓度经常处于变

化之中，同一池中存在氧气浓度差异，会产生浓差电池腐蚀；在搅动和湍流状态下流动，水

的流速较大，溶解氧含量高，这些都是产生腐蚀的重要因素。

针对不同的腐蚀环境，国际标准《腐蚀环境判定标准及防腐涂层干膜厚度》（ISO 12944）定义为：Im1 为淡水环境，Im2为海水环境，Im3为泥土中。

从ISO 12944对不同腐蚀环境的描述可以得出，污水厂中水的腐蚀应定义为Im1或Im2。污

水厂的污水腐蚀性要强于ISO 12944 中的腐蚀等级，因为污水成分的复杂性决定了其腐蚀形

式的复杂性。

3、污水厂混凝土的腐蚀形式

污水厂中有许多混凝土构筑物，一般包括：泵房及前池、格栅渠及沉砂池、厌氧池、缺

氧池、好氧池、二沉池等。由于污水的腐蚀条件存在、混凝土本身的成分及微观多孔结构，

更有施工过程中存在的涨模、浇捣不均匀等缺陷，混凝土结构面临着浸析腐蚀、交换腐蚀和

结晶腐蚀的危害，造成混凝土开裂、膨胀和钢筋的锈蚀。污水对混凝土结构的腐蚀有下列主

要形式：

（1）混凝土表面的酸腐蚀

混凝土表面的酸腐蚀是指酸性水对混凝土表面以及透过混凝土裂缝、微孔对内部硅酸盐

水泥产生的腐蚀。这种腐蚀由污水接触的表面向混凝土内部进行，腐蚀随着水的酸度的增强

而增强。结果是将水泥表面腐蚀成松散或蜂窝状，水的冲刷将松散物冲入水中，酸性水进一

步向混凝土内部腐蚀，破坏混凝土的结构和强度。

（2）混凝土内部钢筋的腐蚀

混凝土结构在浇筑过程中往往存在露筋缺陷，固定模具用的拉筋也被截断留在混凝土中，这些表露的钢筋接触污水后产生腐蚀。另外，污水透过混凝土裂纹、微孔以及蜂窝麻面等缺

陷进入内部腐蚀钢筋。一般情况下，混凝土为碱性物质，其液相pH值为12.5～13.5，钢筋在

这种环境中能形成钝化膜，它不仅可以隔绝氧接触钢筋，而且阻止钢筋内部形成腐蚀电流，

因此对钢筋起到保护作用。而在酸性条件下或有氯离子存在而且达到一定浓度时，钢筋的保

护膜会受到破坏，呈活化态，造成钢筋的电化学腐蚀。

钢筋腐蚀后产生的腐蚀产物在混凝土中膨胀，其锈胀体积一般增加2.5～5.0倍，在水分

充足的条件下体积膨胀甚至可达7倍，从而导致钢筋的混凝土保护层开裂，使混凝土产生微

裂纹，污水进一步渗透，进一步腐蚀内部钢筋，造成恶性循环，降低或破坏钢筋与混凝土的

握裹力，这种腐蚀对混凝土结构的破坏性最强。

（3）盐类结晶腐蚀

污水中的盐类随水分沿着混凝土微孔、裂缝及麻面渗入混凝土结构内结晶，结晶物吸水

膨胀产生膨胀应力，从而破坏混凝土结构的强度。例如，在硫酸盐存在的条件下，这种腐蚀

作用有两种表现形式，即E盐破坏和G 盐破坏。E盐破坏即钙矾石膨胀破坏，其生成物的体

积比反应物大1.5倍多，呈针状结晶，引起很大的内应力，其破坏特征为混凝土表面出现几

条较粗大的裂缝。G盐破坏即石膏膨胀破坏，当介质中SO42- 的质量浓度达到1000mg/L时，SO42-可与Ca（OH）2反应生成石膏晶体，即CaSO4?2H2O，其体积增大1.24倍，导致混凝

土因内应力而破坏，其破坏特征为混凝土表面虽无粗大裂缝但遍体溃散。

结晶腐蚀主要发生在液位附近，或经常干、湿交替的部位，并随着水中盐份含量的增加

而增强。除了以上主要腐蚀形式外，混凝土结构还存在微生物腐蚀、碱析腐蚀等。这些腐蚀

的存在严重破坏了混凝土结构的强度，降低了构筑物的使用寿命和耐久性。

4、提高污水厂混凝土防腐的对策

根据该污水厂中混凝土结构的特点及腐蚀形式，一般采取的防护措施是“闭孔”和“隔离”。即封闭混凝土表面孔隙或将混凝土表面与腐蚀介质隔开。在污水处理过程中混凝土构筑物面

积比较大，选择经济合理的防腐材料或防腐方法非常重要。常用的方法是涂覆防腐涂料和采

用衬贴玻璃钢。衬贴玻璃钢造价较高，一般只用于有磨损或腐蚀严重的部位。防腐涂料是最

经济的防护材料，它不仅有着良好防腐效果，而且施工简单、造价低。选用时要求防腐涂料

在混凝土基面要有很强的附着力，而且耐候性好、抗渗、持久。常用的防腐涂料有环氧煤沥青、环氧沥青、氯磺化聚乙烯、高氯化聚乙烯、Jotamatic 87环氧涂料等。表1为污水处理混凝土构筑物常用的防腐涂料及施工要求。

根据混凝土基面多孔、易潮湿的特点，采用防水涂料与防腐涂料配套的复合涂覆结构应

用效果比较好。在该污水厂氧化沟、二沉池等混凝土水处理池上采用了渗透结晶防水涂料打

底（闭孔），环氧煤沥青防腐涂料罩面的复合涂覆防腐结构，效果很好。这种结构设计充分利用了渗透结晶防水涂料在水泥基面上的渗透闭孔作用和可以在潮湿水泥面施工的特点，作

为防腐层的过渡层，与环氧煤沥青防腐涂层达到很好的结构互补作用，降低了防腐的总费用。

5 结束语

综上所述，在污水厂中，污水对裸露混凝土构筑物的腐蚀是客观存在的，甚至腐蚀会非

常严重，采用适当的防护方法可以使腐蚀程度减弱或者避免。简单有效的涂层防腐在此具有

较高经济价值。

参考文献

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