1、火电厂水工结构防腐蚀分析研究及无机型防水防腐溶胶技术应用摘 要：介绍了 top defense 混凝土防水防腐溶胶在热电厂冷却塔、水泵房、化学水处理设施的防腐蚀应用。对无机溶胶类防腐材料和环氧类有机防腐材料进行了比较，对于混凝土防腐防渗工程，无机溶胶型防腐材料更为适用。 关键词：冷却塔；水泵房；化学水池防腐处理 1 双曲线冷却塔的特点 冷却塔是电厂以及其他工业中用于循环冷却水的高耸结构。在冷却塔内依靠水的蒸发将水的热量传给空气从而使水冷却。电厂冷却塔的一般结构特点为，双曲线薄壳结构，混凝土保护层较薄，表面积大。电厂冷却塔的环境特点为：热电厂以煤为原料，环境中二氧化碳含量较高，环境中降酸雨的机会
2、较大，内壁表面常年受到水的冲刷，冬季内外温差较大，内外湿度差很大。 2 电厂冷却塔的常见病害及原因分析 发生在冷却塔混凝土结构上的主要病害形式有：钢筋锈蚀、冻融循环破坏和混凝土开裂。双曲线自然通风塔和其他混凝土结构一样，其寿命取决于它所在的环境以及抵抗各种恶劣环境对它侵蚀的能力，冷却塔所处的高二氧化碳、二氧化硫、干湿交替环境和其很薄的钢筋保护层，很容易发生结构钢筋锈蚀。锈蚀钢筋膨胀造成保护层混凝土疏松脱落。内壁防水保护涂层破损，丧失防水功能；水从塔壁上渗出；在冻融循环作用下产生冻融破坏，造成结构疏松多孔，进一步加剧了钢筋的锈蚀。钢筋混凝土的耐久性与混凝土的密实性有很大关系，不密实的混凝土为介质
3、的侵入和腐蚀创造了条件。 3 冷却塔传统有机防腐蚀材料的缺点 3.1 与基层热兼容性差。传统的维修材料多为有机类材料，例如环氧、氯磺化、焦油煤沥青等。混凝土结构发生膨胀或者收缩变形时，这类材料因不能很好地适应而导致涂层脱落。 3.2 对基层表面处理要求高。有机类材料的涂装要求基面必须平整，非常光滑以避免针孔的形成但事实上，混凝土基面很难做到十分光滑，针孔的形成不可避免。针孔的存在为水分子进入结构内部提供了通道，水气膨胀产生毛细压，作用于基层与涂层的界面引起涂层脱落。 3.3 对界面应力的影响很敏感。有机类材料的涂层是水蒸气的屏障，完全不透水的同时，水蒸气也无法穿越，会在界面出产生很强的 “毛细
4、应力” ，强大的毛细压作用于涂层导致针孔扩大，直至涂层大面积脱落，丧失防水功能，界面应力的影响在有高速水流作用的环境下变得愈发严重，因为高速水流会在涂层表面产生很强的剪切力，在针孔和裂缝处会产生一种 “撕裂” 作用，加速涂层的剥落。 3.4 耐久性较差。由于以上的原因，加上冷却塔结构特点和所处环境特点，造成有机类材料制作的防腐蚀保护层，每 56 年就要大修一次，极大地增加了业主的维修成本。 3.5 施工困难。有机类材料特别是环氧类材料施工极为困难，人工费用很高。 4 无机溶胶类防腐材料与环氧类材料在电厂冷却塔等混凝土工程中的适用性比较 我院设计的新疆华电苇湖梁发电有限责任公司于 2008 年
5、6 月采用杭州大禹防水工程有限公司的 RCWAS? Top Defense 混凝土防水防腐溶胶，对冷却塔、蓄水池、水泵房、废水池、澄清池等进行了防腐防护处理，完工后使用至今已满五年，未发现任何问题，防护效果优异。我院设计的华能塔什店电厂于 2009 年 7 月份采用 RCWAS? Top Defense 混凝土防水防腐溶胶对冷却塔、蓄水池等部位进行了防腐防护处理，使用效果优异，深受业主单位好评。我院设计的国投伊犁能源开发有限公司国投伊犁电厂于 2012 年 7 月使用 RCWAS? Top Defense 混凝土防水防腐溶胶对冷却塔、蓄水池等部位进行了防腐防护处理。 4.1 材料结构和热兼容性
6、。Top Defense 混凝土防水防腐溶胶，以无机超细刚性粒子作为混凝土防护材料的基础，充分运用了无机超细刚性粒子的特性，以改变混凝土表层的孔分级、分孔隙率，减少和减小混凝土的开口孔隙率和孔径，变有害孔为无害孔为出发点，通过物理和化学不同作用方式、整体和局部隔离不同保护功能之间的有机结合，形成了稳定、长期有效的混凝土保护表层，并通过混凝土表面保护层实现对混凝土结构长期有效的综合保护。Top Defense 混凝土防水防腐溶胶与基层混凝土的兼容性要远远好于环氧类材料和聚氨酯类材料。Top Defense 混凝土防水防腐溶胶的热膨胀系数与混凝土基本相同，而环氧类和聚氨酯类材料的热膨胀系数比混凝土
7、要高出许多，因此在热兼容方面 Top Defense 混凝土防水防腐溶胶也要远远好于环氧类和聚氨酯类有机材料。 4.2 无界面应力的影响。Top Defense 混凝土防水防腐溶胶以渗透的方式进入混凝土孔隙，溶胶中的大小粒子在孔隙中形成具有一定几何外形的三维凝胶层，阻止外部环境水及有害物质进入混凝土内部，与基层不会形成明显的结合面，其内部的微小孔隙是应力理想的释放之处，因此不会形成应力聚积。 4.3 韧性。Top Defense 混凝土防水防腐溶胶属于胶体化学的胶体分散系，是物质存在的一种特殊状态，而不是一种特殊的物质，超细颗粒经介质分散后形成该物质的特殊状态，此状态即为溶胶。因此这种超细颗粒
8、的韧性和抗开裂能力远远高于环氧类材料（环氧类材料相对脆性） 。 4.4 对基层湿度的敏感性。对湿度的敏感性是一个需要认真考虑的因素。Top Defense 混凝土防水防腐溶胶对基层湿度完全没有要求，事实上如果基层过干，施工前还需要将基层湿润后才能施工。相反，环氧类材料对基层的湿度非常敏感，要求基层必须彻底干燥，否则将无法施工。目前市场上有所谓的可以在湿基面上使用的环氧类材料，其在湿基面上施工的失败率也是很高的，而且耐久性也大打折扣。 4.5 安全性。环氧类和聚氨酯类材料都是有毒、 易燃的化学品，施工和储存时都需要采取特别的人员健康的危害更大。而 Top Defense 混凝土防水防腐溶胶是无毒
9、、无味、无害、不燃 、不挥发透明的水溶胶无机化合物，可用于饮用水、游泳池等对环保指标有要求的混凝土工程，不存在安全问题。 5 结语 与有机材料相比，Top Defense 混凝土防水防腐溶胶有着以下明显的特点和优势： 5.1 良好的防腐性，溶胶凝胶层本身的特殊状态具备防止氯离子以及有害离子对钢筋锈蚀和混凝土的劣化，还具有高抗二氧化碳的渗透性，防止混凝土的碳化。 5.2 良好的防水性，溶胶凝胶层能阻止水向混凝土内部渗透而引起的钢筋锈蚀，延长混凝土的使用寿命。 5.3 良好的裂缝桥联性，溶胶凝胶层具有极好的韧性且根据孔隙变化自动填充孔隙来廉接并控制裂缝的发展。 在电厂混凝土冷却塔、 蓄水池、渠和导水隧道的防腐保护工程中，特别是在新疆盐渍土地区火电厂建设中，无机溶胶型防腐材料更为适用。作者简介：张开军（1972- ） ，男，甘肃武威人，新疆电力设计院，土水室总工，研究方向：电厂水工结构设计。
