1、石化装置中混凝土的腐蚀分析及加固措施摘要：本文介绍了某装置中混凝土腐蚀的主要因素，包括二氧化硫的侵蚀、水冻融、碱结晶、环境湿度等因素。在分析原因的基础上论述了对该混凝土的加固处理方法，并提出在设计中避免混凝土腐蚀的基本措施，主要有添加粉煤灰、改善施工工艺、在结构设计中采取措施等方法。通过防腐措施可以有效改善混凝土使用的耐久性和安全性。 关键词：混凝土；腐蚀；防腐措施；耐久性 Abstract: this paper introduces a device of the main factors of concrete corrosion, including sulfur dioxide er
2、osion, water freeze-thaw, alkali crystallization, humidity, and other factors. In the analysis based on the cause of this paper expounds the concrete reinforcing methods, and puts forward the concrete in the design of the basic measures to avoid corrosion, mainly have add fly ash, improve the constr
3、uction technology, in the structural design of take measures and methods. Through the anticorrosion measures can effectively improve the use of the durability of the concrete and security. Keywords: concrete; Corrosion; Anticorrosion measures; durability 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 前言 石化装置在长期的使用过程中，用于承
4、载大型设备的钢筋混凝土基础出现了不同程度的表层剥离、开裂、钢筋外露、锈蚀的现象，对设备的安全运转造成重大影响，本文分析了腐蚀原因，提出了应采取的加固措施。同时，也对如何在设计中充分考虑环境影响提出了建议，从而在根本上避免出现这些问题，提高混凝土使用的耐久性和安全性，降低对装置的维护成本。 1 现象 某装置区内罐的框架式基础竣工近十年后，出现大量纵向裂纹，并且在近一年时间里，裂缝快速发展，其宽度达到 1 毫米以上，表面粉刷层及钢筋保护层局部出现起鼓、脱落，透过缝隙可见部分钢筋外露、锈蚀，严重威胁到设备的安全运行。该设备基础所处的环境为含有二氧化硫的大气。同时，设备外部有液体排出，滴落在框架上表面
5、，并从框架外侧渗出。 2 原因分析 2.1 钢筋混凝土的特点： 混凝土是由以水泥为胶凝材料，砂及石子为骨料，通过水泥水化凝固成气、液、固三相并存的多孔性非匀质刚性材料。普通硅酸盐水泥的主要矿物组分为硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙及铁铝酸四钙，硅酸钙在水化后形成微晶体。硅酸三钙结晶后转化为纤维的网状结构，形成混凝土的早期强度。硅酸二钙最终转化为稳固的结晶体，是构成混凝土后期强度的主要来源。在凝固过程中，因水分分布的不均匀、水化反应的速度变化、振捣不密实等均会使混凝土中含有许多毛细孔，会形成连通到构件表面的毛细管。多余的游离水便滞留在混凝土的毛细孔内，呈饱和状态，其 pH 值经常在 12 以上。钢筋
6、在这种高碱度的环境中，表面会逐渐沉积一层致密的氢氧化铁薄膜，而转入钝化状态。 在低强度的混凝土中，在搅拌、振捣时水会在骨料孔隙间流动，会形成通道，其直径远比毛细管大。 2.2 水的溶出影响 首先，毛细管中曾经饱和的液体被溶解、稀释，随后，构成毛细管壁的游离石灰将陆续开始溶解，使整个管壁表面孔隙率增多，随着游离石灰的不断溶解，混凝土构件强度下降，其外观的表现就是构件在原有应力作用下出现细微的裂缝，而这又加速了整个溶出过程3。 其次，在长期与水接触的混凝土外表面，也会发生直接溶出现象。外观表现为表层混凝土变得粗糙、易剥落。 2.3 二氧化硫的影响。 外界的二氧化硫渗入后，将直接降低毛细管内液体的酸
7、碱平衡浓度，附近的固态游离石灰很快耗尽，碱度继续下降至水化产物的极限值时，硅酸盐结晶组分会分解，由高钙水化产物向低钙水化产物转化。最终，如果所有构成强度的高钙结晶都遭到分解而形成低钙结晶，甚至进一步分解形成毫无胶结能力的硅胶和铝胶，形成破坏。 其次，二氧化硫还能与硅酸盐发生直接作用，能生成微溶的钙盐。 另外，钙盐结晶时会结合大量的水，使固相体积大大增加。 2 3 2.4 硫酸盐的影响 硫酸盐与硬化水泥浆中的铝酸盐通过反应，会在铝酸盐表面形成钙矾石，使混凝土表面产生鼓泡、胀裂和凸起，使混凝土松软，强度降低。2.5 水冻融的影响 充满毛细管的自由水在冬季遇冷时结冰，产生体积膨胀，会形成微裂缝。在多
8、次反复冻-融循环作用下，混凝土表面剥落，造成破坏。这种情况在低强度的混凝土中更加明显。 2.6 碱溶液的影响 当高浓度碱液作用于混凝土时，水泥中二氧化硅和氧化铝会溶解在碱液中，而且碱溶液浓度越高，溶解速度越快，会对混凝土强度造成影响。 2 3。 2.7 环境湿度的影响 实验表明：空气湿度在 80%左右时，混凝中钢筋锈蚀会很快进行。 2.8 钢筋的锈蚀 在混凝土受到侵蚀时，钢筋的钝化膜会遭到破坏，持续生成氧化物，最终形成大量氧化物（铁锈）的堆积，引起了钢筋体积的膨胀，最终会破坏混凝土，造成开裂。其裂缝通常沿钢筋的方向延伸，从外观看为基本平行的纵向裂缝。 3 处理方法 综上所述，混凝土的腐蚀是一个
9、非常复杂的问题，混凝土的腐蚀往往是各种因素综合作用所产生的结果。针对柱开裂严重，钢筋发生锈蚀，可以采取湿式外包钢加固防腐。即对框架柱的裂缝进行修补，增加防腐措施，并且对因锈蚀造成钢筋的强度损失进行弥补。具体做法如下： 1.将原钢筋混凝土柱表面疏松层去掉，对疏松层下的裂缝可以用超细混凝土注浆料灌实。柱表面用乳胶水泥（乳胶含量不少于 5）修补平整。柱四角磨出小圆角，用钢丝刷刷毛，用压缩空气吹扫干净。 2.柱角抹 5 厚乳胶水泥，立即粘上角钢，并用夹具在两个方向上将柱钢夹紧，夹具间距不大于 500 毫米。 3.焊接扁钢。焊接时注意分段交替焊接。焊接过程应在胶浆初凝前完成。 4.钢结构完成后抹 30
10、厚乳胶水泥保护。 5.具体做法见附图。 该基础经本方法加固施工后，效果良好。 4 处于装置区内钢筋混凝土结构设计时可采取的防腐措施 4.1 结构设计 在设计中解决混凝土腐蚀问题，是最根本的方法。在具体设计中，应确保结构易于观察、易于维修。在确定设计标准时，适当提高对混凝土的抗渗等级的要求，限制裂缝的宽度不得超过 0.2 毫米，在容易受到雨淋或可能积水的混凝土构件表面做成斜面，或者设置排水系统等方法。从构造上来说，可以适当提高混凝土的标号，加大钢筋保护层的厚度。4 5 从材料方面，可采用火力发电厂电除尘产生的优质细粒粉煤灰作为添加剂，将能有效提高混凝土的耐久度。实验表明，在添加粉煤灰的硅酸盐水泥
11、中，混凝土的渗透系数降低为普通水泥的 0.5 倍，能降低毛细管产生概率。同时，在添加粉煤灰的环境中，氢氧化钙转化为水化铝酸钙和铝酸钙，较为稳定，尤其在界面区，原有氢氧化钙呈定向排列，破坏原来的网状结构，但活性混合材料会吸收游离的石灰，产生水化硅酸钙，稳定了整个网状结构。另外，优质细粒粉煤灰颗粒中，圆形微粒占80%，在水泥浆中会起到润滑作用，降低对水的需求，也就减少了混凝土中毛细孔的数量。 在设计中，还要考虑具体的生产工艺条件，以及出现事故时，侵蚀介质的变化情况。这是必须要加强考虑的。 施工控制 搅拌设计应确保高质量、高密度、永久性和耐用型混凝土。混凝土浇筑在规定的温度范围内进行。骨料应保持在阴
12、暗处，也可以使用冷水消除混凝土的温度。如有必要，在大面积浇筑时，可以使用冷却水循环管降低温度。在混凝土施工缝表面不应有影响混凝土或降低接缝表面粘合的碎片和任何其他物。在有液体飞溅区避免或严格限制使用施工缝。施工时严格操作程序，保证施工质量。 从施工后处理方面，可以对混凝土进行表面处理，涂覆防腐涂料或附加保护层。实际经验表明，涂覆氯化橡胶漆类、聚氨脂漆类和树脂涂料等，保护周期可达 20 年左右。附加沥青、玻纤布沥青、玻纤布树脂，也有良好的效果。 5 结论 根据混凝土的腐蚀主要因素，结合设备基础所处的环境情况，提出了以隔离外界腐蚀为主的加固、防腐处理方法。对类似的混凝土设备基础，应在设计施工中就采取必要的防腐的措施，主要包括添加粉煤灰、改善施工工艺、混凝土的表面处理等方法，避免今后出现类似的问题。 参考文献 1 刘传明、刘咸,钢筋混凝土的腐蚀原因与防护措施, 全面腐蚀控制, 2002,6 2 李季.水工混凝土腐蚀及防护措施,丹东海工,2009(13):39-40 3罗献彬.混凝土结构的腐蚀因素及预防办法. 中国新技术新产品,2009（7）:38. 4 混凝土结构耐久性设计规范 GB/T 50476-2008 5 工业建筑防腐蚀设计规范 GB50046-2008
