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    "煙塔合一"的防腐處理

    中國脫硫防腐網    作者: 來源:恒通能源發展公司 文字大小:[][][]

        自上世紀80年代以來,火電廠的冷卻塔不僅只用來冷卻水,而且用來排煙,就是說,傳統的冷卻塔被賦予了雙重功能。但由此而引出的問題是PH-值大約為3.5的酸性物質對冷卻塔的腐蝕。
        自那時開始的防腐蝕措施是在結構表面貼一個防護層:使用的較多的是環氧樹脂類、乙烯樹脂類(Epoxidharz and Vinylesterharz)及橡膠基類材料。但由于這些防護層抗老化能力差,壽命短,經常維修造成企業大量的運行成本,故這種方案在問世不到十年的時間里,就陸續被新的方案代替了。比如世界上排名前列的德國RWE電力集團,1999年在新建200米高的冷卻塔時,使用的就是一種具有抗酸腐蝕能力的水泥基礦物質類材料“抗酸水泥”。
        理想的防腐效果使得從此之后,聯邦德國和歐盟國家新建的冷卻塔的“貼”防腐層逐漸地被新型的防酸水泥或與鋼筋混凝土具有相同理化特性的水泥基類礦物質涂料所代替。過去幾年中,歐盟國家越來越多的工程實踐證明了這一方案較之于前者的極大優越性。
        鋼筋混凝土表面和防腐層的共同受力是通過結合面傳遞的,而界面粘結好壞對其共同工作起著決定性的作用;結合面的好壞直接影響防腐效果的安全性和耐久性。處于惡劣自然環境下,由于鋼筋混凝土表面和防腐層的粘結力過低而導致防腐失敗的例子很多,原因之一就是兩者的粘結力不足以抵抗結合面處因外力作用產生的附加應力所導致的。過去幾十年中,混凝土表面和防腐層的粘結問題一直解決得不好。就世界上知名的美國煙塔設計及施工公司IPX的統計表明,用有機類材料所作的的防腐層迄今為止還沒有超過5年而不脫落的。
        影響界面粘結的因素很多,歸納起來有:被保護混凝土表面的處理方法(鑿除技術、鑿除深度、界面微裂縫處理及表面粗糙程度),防腐材料的收縮率、材料各組分用量、比例、界面劑、施工質量、養護方法及氣候狀況如濕度、溫度情況等等,各因素之間互相牽制,從而使粘結問題變得錯綜復雜。大量的工程實踐和理論分析結果表明:界面處理情況、防腐材料的特性、界面劑的使用等是影響混凝土表面和防腐層粘結的最主要因素。(圖1)

        防腐涂層固化過程中由于混凝土和防腐層的收縮膨脹率不同,當二者出現收縮時,不一致的收縮率,導致了兩個不同材質間的必然分離。此外,新鋼筋混凝土收縮產生的微裂縫也是粘結強度降低的主要原因,而其它如凍融循環的影響作用要小得多。
        防腐層長期裸露在空氣中,往往因濕度的變化膨脹或收縮。涂料的吸水率對防腐層空鼓、脫落的影響甚大。吸水率大表明材料材質疏松,濕熱膨脹大,容易引起空鼓、脫落。由濕度引起的變形中,膨脹值是其收縮值的1/9。由于干縮速率往往是一條逆降的曲線,初期干縮迅速,時間長會逐漸減緩,這種收縮是不可逆的。而濕度變化造成的收縮是一種干濕循環的可逆過程。當收縮應力大于抗拉強度時,必然產生裂縫。(圖2)

        溫度變化導致混凝土表面和防腐層膨脹或收縮,不同材質有不同的溫度系數和變形應力。熱膨脹在界面產生溫度應力,一旦溫度應力大于材料的抗拉強度,將使材料發生相對位移,導致防腐層產生裂縫。部分防腐層暴露在陽光下,其表層溫度有可能會大大地超過氣溫,甚至高出環溫的一倍以上,加上日照時間變化及寒冬酷暑溫差的變化,產生的溫度應力較大使表面收縮裂縫,雖然溫度應力產生的裂縫較為細小,但如此反復裂紋就會不斷的擴大。
        為了提高粘結能力,理論上,只有當涂料完全滲透到不規則表面處,提高表面粗糙度才有利。實際中,由于不能完全滲入,故涂料與表面的接觸會比相應的幾何面積還小,并且在涂料和基底間留有空隙,空隙中駐留的氣泡會導致水汽的聚積,最終導致附著力的損失。這種現象普遍存在,即使訓練有素的德國施工隊伍也無法做到涂料在不規則表面使之完全滲透。(圖3)

        過去很長時間里,特別是上世紀80年代到90年代,為防止防腐層空鼓、脫落,往往采用高強度的粘結劑,誤認為粘結劑強度越高粘結效果就會越好。其實不然,某些粘結劑的收縮性由于與間層及面層的濕熱膨脹相差甚大,其間產生大量氣泡,減少了有效粘結面積,最終導致工程使用不到兩年,防腐層出現大面積空鼓和脫落。
        工程實踐表明:只要涂膜稍具流動性,涂膜收縮,厚度不均勻以及三維尺寸的變化就很少會生成不可釋放應力。但隨著粘度和涂層強度的增加以及對底材的附著力逐漸形成會生成大量的應力,并殘留于干膜中。在固定施工參數(濕膜和干膜厚度)時,凸起部分的涂層厚度比凹陷處小,導致物理性質不同。這種不均勻涂層具有很高的內部應力,在投入應用時,會進一步受到底涂溶劑的侵蝕或老化的影響,偶而會超過涂膜的應力承受能力,導致裂紋、剝落或其他涂膜完整性的降低。
        使用有機材料作為防腐層時,通常要做一個找平層。找平砂漿的配料中簡單摻入石膏或石灰粉,雖和易性改善,但砂漿強度下降,抗剪切力和粘接強度也隨之下降,極易空鼓開裂。
        大量試驗表明,如果防腐材料的彈性模量、熱膨脹系數、強度、徐變系數等物理力學性能與鋼筋混凝土接近,就有利于二者的粘結。然而,這只是選擇防腐材料是考慮的一個重要方面,現實工程中鋼筋混凝土施工縫處漏水的情況到處都是,而施工縫的形成僅是由于混凝土沒有在同一個時間澆筑而已?梢,選擇與被保護結構材料的理化特性相近的防腐材料只是保證防腐層不起鼓脫落的一個必要條件。
        迄今為止,文獻中還很少論及鋼筋混凝土材料的自呼吸所產生的“排異反應”。在新澆筑混凝土進入穩定期以前,如果粘結于其表面的防腐層的水蒸氣阻力系數較大,隨著外界溫度、濕度的變化,即使是施工很好的防腐層也能在較短的時間內被吹出鼓泡,導致防腐失敗。
        綜上所述,為了保證煙塔的安全、長周期運行,浙江恒通能源發展公司負責實施的大唐哈爾濱第一熱電廠2×300MW項目就是采用德國固斯特建筑化工集團的煙塔合一結構防腐方案,主要特點為:防腐涂料與混凝土表層有良好的附著力,涂料具有良好的耐水、耐化學介質、耐沖刷、耐侯、耐老化,保光、保色性能突出,施工方便等。

        附:



    發布時間:2009-2-12 [打印此頁] [收藏此頁]
     
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