水泥杆防腐加固工艺

水泥杆防腐加固施工方案

一、编制依据

1.《工程建设标准强制性条文实施指南》（2002年版）

2.《表面处理规范》SIS-055900

3.《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001

4.《防腐蚀工程施工操作规程》YSJ411-89

5.《110－500KV架空电力线路施工及验收规范》GBJ233-90

6.《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》

7.《涂装作业安全规程，涂装前处理工艺安全》GB7692

8.《电力建设安全工作规程》（架空送电部分）DL5009.2-92

9.《漆膜附着力测定法》GB1720

二、水泥杆腐蚀机理

水泥线杆是由水泥、粗骨料、细骨料和水等材料配制，经硬化后形成的复合材料。在组合材料中，水泥中的Ca(OH)2是混凝土中最易受腐蚀的部分。如果在腐蚀作用时产生水溶性的反应物，则凝结的水泥就从表面开始溶解，这就是溶解性腐蚀，引起溶解性腐蚀的介质有酸、离子交换盐类、软水、有机油及脂肪。混凝土劣化的主要有三种机理：化学、物理和热应力。每一种机理或它们的综合作用，都会侵蚀混凝土结构的黏结剂、骨料和钢筋。

1.化学机理。

混凝土劣化的化学机理始于化学反应。周围环境中的化学物质与混凝土结构相接触时，化学物质和黏结物会发生反应。这种反应弱化、溶解或改变了黏结物，它就不能再有效地使混凝土聚在一起。侵蚀水泥黏结物的化学物质有酸、碱、油脂和糖类等。

1.1酸蚀。酸的生成有自然生成和人工生产两种。自然界主要有腐烂的植物所生成的酸，人工生产的酸主要有硫酸、盐酸和硝酸等。硫酸也会在工业或市政下水管道中生成。

酸与混凝土的反应主要分为两个步骤。第一步是酸与混凝土中氢氧化钙及其他水合物发生化学反应，导致水泥团的溶解，降低混凝土的强度。第二步是氢氧化钙和其他可溶性物质从固体的混凝土结构中分离出来。酸蚀使混凝土失去水泥黏结性，暴露出粗糙的骨料和锈蚀的钢筋。

硫酸与混凝土的氢氧化钙作用后，会生成强度极低的CaSO4.2H2O （石灰膏）。石灰膏体积膨胀，产生内应力，使已硬化的混凝土开裂、破坏。石灰膏还会与水泥中的含水铝酸钙作用，生成含水硫铝酸钙。含硫铝酸钙生成时，体积剧烈膨胀，混凝土就会严重开裂，这种化合物生成针状结晶CaCO3，这一过程即称之为碳化。混凝土的碳化由表层开始，通过毛细管和裂缝向内部发展，导致混凝土构件的破坏。

1.2硫酸盐侵蚀。硫酸盐是来自于自然和人工合成的一种化学成分。在自然界中，多种金属的硫酸盐（如钠、镁、钙和钾等）可由土

壤中发现并为地下水所溶解。在工业生产中，包括石化、炼油、造纸、金属和市政污水处理中也发现硫酸盐。

硫酸盐与氯盐的腐蚀相似，硫酸盐进入混凝土内部与水泥的某些成分反应，生成物吸水而体积膨胀，当膨胀应力达到一定程度时就会造成混凝土结构开裂破碎。

1.3氯盐的腐蚀。氯盐的腐蚀是沿海混凝土建筑物和桥梁等腐蚀破坏的最重要原因之一。

1.4碱骨料反应。混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材料和水中的碱与骨料中的活性成分，如氧化硅、碳酸盐等发生反应，生成物重新排列和吸水膨胀所产生的应力诱发产生裂缝，最后导致混凝土结构的破坏。

1.5微生物的侵蚀。微生物以及水中的细菌和软体动物也会促使混凝土结构老化。大多数的细菌不会直接攻击混凝土。实际上混凝土的老化是因为细菌侵蚀是在污水处理系统中。细菌和污水中的成分生成硫酸，这种酸会溶解混凝土浆料，剩下暴露在外的松散粗糙的混凝土。这样就会导致钢筋的锈蚀，而锈蚀产物又会在混凝土内部膨胀导致其开裂或剥落。

2.物理作用。物理作用引起的混凝土结构劣化主要来自外部作用。比如说设备对于混凝土表面的磨蚀，混有泥砂的水流对混凝土的冲击作用，以及水进入混凝土内部后冰冻引发冻融作用等，引起混凝土强

度降低，导致结构破坏。

2.1结晶和冻融作用。混凝土内的某些盐类，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不特征生长，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。

寒冷地区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。冻融主要损害是在于冷冻时的循环。当水在黏结剂的孔隙中存在时，结过冷冻就会膨胀，在黏结剂内部产生压力。当冰的压力超过黏结剂的强度时，黏结性失效，混凝土强度就会降低。冻冻会在混凝土表面引起下一次的冷冻进行，就形成的冰就会使裂缝更加扩大。在桥墩上面，冻融损害是常见的病害。

2.2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。

2.3冷热变化引起的劣化。随着温度的上升和下降，混凝土会相应地膨胀和收缩。比如说，在高温下的混凝土结构，失去热源后，几个小时后就会温度下降。这种热力膨胀和收缩会导致结构的开裂。

另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，钢筋的变形要快得多。如果温度的变化急剧，因热膨胀系数的不同，也会导致混凝土的开裂。

三、防腐材料的性能

环氧类防腐蚀工程是指环氧修补料及玻璃钢等防腐蚀工程。它具有耐酸、碱，常温下可耐任意浓度的碱和碱性介质，耐中等浓度以下的酸（耐较底浓度的硝酸、醋酸，不耐氢氟酸）。环氧树脂玻璃钢的机械性能好、强度高，与大多数材料的粘结力都很强，收缩性小，但脆性大。所以常以树脂改性，可以降低成本和改善性能。

环氧树脂常用的是液态低分子量环氧树脂E-44（原产品牌号为6101）和E-42（原产品牌号为634）两种，其规格如表1。

表1 E型环氧树脂的质量指标

环氧树脂常温固化剂种类很多，有乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺，但都具有毒性，反应快、放热量大。可采用低毒的β-羟基乙二胺或无毒常温使用的T-31固化剂，此外还可用具有增韧性能的低相对分子质量650聚酰胺树脂作为环氧的常温固化剂。