凉水塔内壁防腐修补方案

凉水塔内壁防腐修补方案

1．现状

我司凉水塔自2009年底投运，至今已经五年整。

该凉水塔是国内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青岛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。

塔筒设计在通风筒内壁、塔顶以下10米高范围内外壁、下环梁底部及通风筒外壁底部20米高范围采用涂层防腐，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。

凉水塔内壁防腐情况，我们都在每年的检修中进行检查，前两年情况较好，最近两年发现内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。

凉水塔内壁锈迹配水槽排气用镀锌管锈蚀严重

（已更换为PVC管）

2．行业内类似凉水塔防腐修复的调研情况

行业内凉水塔防腐修复的工程很少。

电话询问宁海电厂，他们没有对塔筒的内壁防腐进行过修补，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，浙江兰溪电厂进行了塔筒内壁的防腐修复工作。经电话咨询，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内壁重新涂抹了两遍。

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内部，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内部后，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。

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，混凝土内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，混凝土内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。

混凝土结构内钢筋的腐蚀

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谢有关。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种细菌的生存代谢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。

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范》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％以上时，就比较危险。

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，在粘结剂的内部产生压力。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。