工业砼池的防腐蚀

alexwtt · 发表于 2005-9-20 15:06:17

工业污水池的腐蚀与防护
王天堂陆士平沈伟
（上海富晨化工有限公司上海 200235）
摘要：本文就常见的工业污（废）水处理池中的防腐蚀处理技术进行了总结和探讨，其中对玻璃钢衬里工艺中的树脂材料的选择进行了讨论，推荐了一种新型材料—玻璃鳞片胶泥。
关键词：污水处理 水池防腐蚀、玻璃钢、树脂
 
引言
在化纤、化工、冶炼、矿山、火力发电、制药、染料等企业中有许多大型钢筋混凝土污（废）水池，一般均建在室外，这些行业的工业污（废）水均含有腐蚀性的化学介质，而钢筋混凝土结构要经受住各种物理和化学的侵蚀，在设计时就要考虑对它采取防腐蚀处理措施，以确保其使用的耐久性。根据我们对各类污（废）水池多年积累的实践经验，将各种防腐蚀处理方法进行了总结，并介绍了一些新型的防腐蚀材料。
 
1、玻璃钢衬里
它是玻璃纤维增强塑料（俗称“玻璃钢”或“FRP”）在混凝土表面形成的衬里防护层，具有整体性、抗渗性好和造价合理的特点。在该工艺中，采用玻璃纤维与玻璃纤维短切毡或表面毡的复合结构，只要防腐蚀树脂选用适当，衬里厚度在1-3mm之间就能够达到良好的防腐蚀效果。
1.1 树脂的选择
在混凝土面上施工，要求树脂的收缩率不能太大，否则可能会导致玻璃钢衬里“脱壳”，而引起防腐蚀失效。因此业主和施工队均会选用环氧树脂，因为环氧树脂具有来源广、成本合理、耐腐蚀性能良好、收缩率低等特点，但环氧树脂本身也有其一定的使用局限性：
1） 环氧树脂的固化可采用酸酐类或胺类固化体系。酸酐类固化剂需要中高温的固化条件。而一般防腐蚀施工均采用在室温或常温下固化的胺类固化剂，其原理是利用胺基团上的活泼氢与环氧基反应而交联形成三维网状结构，但这个交联结构很容易在酸性介质作用下分解，导致三维交联结构的解体而引起防腐蚀衬里的失效。所以胺类固化的环氧树脂在大于40℃或者更高温度下的耐酸性就不太理想；室温下胺类固化的环氧树脂的热变形温度（HDT）在60-70℃之间，因此推荐使用温度不能超过70℃。
表2.1 环氧树脂耐介质的浓度和温度
化学介质浓度（%）温度（℃）化学介质浓度（%）温度（℃）硫酸2066盐酸2060硫酸7040盐酸3635氢氟酸1020醋酸1066氢氧化钠3040苯-25苯酚-66氨水稀662）胺类固化环氧树脂的养护周期较长，且低分子量胺类固化剂（如乙二胺）的毒性较大，因此要采用毒性较小的固化剂，如T31等。
3）工程中采用的6101（E-44）环氧树脂的粘度较大,不能直接操作，为了降低树脂粘度，应加入适当比例的稀释剂来降粘，活性稀释剂（如低分子的环氧化合物）成本相当高，一般不采用；而通常采用的非活性稀释剂，如：丙酮等并不参加环氧树脂的固化反应，丙酮极易挥发，造成固化物的不致密，此类环氧树脂的抗渗性相对较差，尤其是含有氢氟酸等工业污（废）水等强腐蚀性化学介质，由于其较小的分子体积，容易发生分子水平上的扩散或溶胀，所以环氧树脂的耐氢氟酸的效果较差。
针对上述环氧树脂存在的不足，人们开发成功了环氧乙烯基酯树脂。环氧乙烯基酯树脂是由环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环加成化学反应而制得，它保留了环氧树脂的基本链段，又有不饱和聚酯树脂的良好工艺性能，它能在室温条件下固化，具有良好的工艺性和耐腐蚀性。常规的环氧乙烯基酯树脂的室温固化后的线收缩率为3%左右，而新近推出的低收缩891环氧乙烯基酯树脂的线收缩率<0.5%，并具有高耐蚀性、与填料有良好浸润性的特点，尤其适合防腐蚀玻璃钢衬里的施工。在国内利用环氧乙烯基酯树脂在电子工厂（如中芯国际等）、化工厂等均有成功的应用案例。但环氧乙烯基酯树脂的成本相对较高，目前国内一些厂家还不能完全承受。
表2.2 902芳烃树脂耐介质的浓度和温度
化学介质浓度（%）温度（℃）化学介质浓度（%）温度（℃）硫酸<7060氨水饱和常温硝酸1080硝酸<30常温盐酸3180醋酸<40常温氢氧化钠4060硫酸铵饱和常温醛化液-80氢氟酸<3025铬酸<3060碳酸钠饱和常温目前，一种特种不饱和聚酯树脂--高性能的芳烃型树脂（902），使用比较普遍，它含有较多的苯环结构，对硫酸和硝酸的耐腐蚀的性能尤为特出，902树脂与环氧树脂相比，综合应用成本降低了1/4左右。
 
1.2 施工过程及要点
1> 封底层：在经过处理的基层表面，均匀地涂刷封底料，不得有漏涂、流挂等缺陷，自然固化不宜少于24 h。
2> 修补层：在基层的凹陷不平处，应采用树脂胶泥料修补填平，自然固化不宜少于24 h，用树脂胶泥料修补刮平基层。
3> 连续法树脂玻璃钢铺衬层的施工，应符合下列规定：
1. 玻璃纤维布应剪边，涤纶布应进行防收缩的前处理。
2．先均匀涂刷一层铺衬胶料，随即衬上一层纤维增强材料，必须贴实，其上再涂一层胶料，再衬上一层纤维增强材料，连续铺衬时，上下两层纤维增强材料的接缝应错开，错开距离不得小于50 mm，阴阳角处应增加一至二层纤维增强材料。
3． 平面一次连续铺衬层数或厚度，以不应产生滑移，固化后不起壳、脱层为限。
4． 立面一次连续铺衬层数或厚度，以不应产生滑垂、固化后不起壳、脱层为限。
5． 应在前一次连续铺衬层固化后，再进行下一次连续铺衬层施工。
6． 连续铺衬到设计要求的层数或厚度后，应自然固化24 h，即可进行封面层施工。
4>封面层的施工应均匀涂刷面层胶料。当涂刷两遍以上时，待第一遍固化后再涂刷下一遍。
 
2、树脂鳞片胶泥衬里
将具有一定片径和厚度的玻璃鳞片，与耐腐蚀树脂等混合，经专用机械配制而成的胶泥（涂料），再涂敷于混凝土表面，室温固化后所得到衬里。有二类：一类是环氧鳞片胶泥；另一类是乙烯基酯树脂鳞片胶泥（vinyl ester glass flake mortar），简称为VEGF鳞片胶泥。后者的综合性能包括耐腐蚀性能和耐温性能均优于前者，在日本、美国等国家均采用后者。VEGF鳞片胶泥具有以下特点：
1） 耐腐蚀性能好：由于基体树脂是采用高性能的环氧乙烯基酯树脂，比环氧树脂有更好的耐腐蚀性能；
2） 较低的渗透率：VEGF鳞片胶泥的抗水蒸汽渗透率比普通环氧树脂涂料高6-15倍，比普通环氧FRP高4倍；
3） VEGF鳞片胶泥具有较强的粘结强度，与混凝土的粘结抗拉强度≥2.5Mpa 。因此涂层不易产生龟裂、分层或剥离，附着力和冲击强度较好；
4） 耐热冲击性能较好：涂层中由于含有许多玻璃鳞片，因此消除了涂层与基材之间的线膨胀系数的差别，适合于温度交变的重腐蚀环境。
5） 耐磨性好：如VEGF鳞片胶泥的耐磨性为105mg （CS-17W-500 g情况下），而受外机械损伤时，破坏是局部的，其扩散趋势小，易于修复。
6） 工艺性较好：由于固体成份较高，可一次性成较厚的涂层，可以是喷涂、镘涂、刷涂等成型方法，并有当场配制和室温下固化的特点。
因此，VEGF玻璃鳞片胶泥在污（废）水池防腐蚀处理有其独特的用途：可单独或同玻璃钢衬里复合使用。鳞片胶泥施工过程及要点如下：
① 基础混凝土要求养护期不少于28天，表面含水率应＜6%。去除混凝土表面浮灰，清理干净后，用VEGF树脂打底一至二道，待干后施工；
② 用手工泥刀刮镘成1-2mm(每道)厚VEGF胶泥层，硬化后再进行第二刀刮镘，直至达到规定厚度。一般在每涂1mm厚度时进行检测，以确认涂层是否有针孔及其它瑕疵；
③ 凹凸部位，适当增加厚度，或同FRP复合使用；
④ 用VEGF树脂罩面一至二道；
 
3、耐酸块材砌筑
在污（废）水中的固体粉粒的含量高、腐蚀性强，温度较高（有的达120℃）场合，一般用耐酸块材砌筑的方式来解决。选用的耐腐蚀块材有耐酸砖、各类耐腐蚀石材（如花岗石、石英石等），这些耐腐蚀块材的基本成份是二氧化硅，具有优良的耐酸性能，同时由于结构致密，吸水率小，耐磨耗性好。其施工过程及要点
1> 铺砌块材时，基层的表面应均匀涂刷封底料，待固化后再进行块材的铺砌。在某些情况下，基层上可采用璃钢隔离层，此时宜先涂刷一遍与衬砌用树脂相同的胶料，然后进行块材的铺砌。 
2> 块材结合层厚度、灰缝宽度和灌缝或勾缝的尺寸，均应符合设计的规定。
3> 块材在铺砌前先进行试排；铺砌时的顺序应由低往高，先地坑、地沟，后地面、踢脚板或墙裙。阴角处立面块材应压住平面块材，阳角处平面地材应盖住立面块材，块材铺砌不应出现十字通缝，多层块材不得出现叠缝。
 　　　　
4、应用举例
1> 在一个目前国内最大的芯片集成电路制造厂的工业污水处理池中，含有一些废酸，其中包括3-5%氢氟酸，在这个工程中采用了891乙烯基酯树脂玻璃钢结构，已经运行2年，效果良好，其玻璃钢结构是2层04布再加一层表面毡的结构，总厚度约为2mm。
2> 在湖南一石油化学品公司的工业废水处理池中，由于池的面积较大（达2000平米），同时废水又含有大量的烃类等化学介质，对化水处理池最后采取VEGF树脂鳞片胶泥结构，以确保整个防腐蚀内衬层的整体性和抗渗性，另外在砼基础上加衬一层04玻纤布。
3> 在浙江一家农药厂，排放的废水中含有一些三氟乙酸、硫酸等强腐蚀性的化学介质，同时刚排放的废水温度较高，部分达到90℃甚至更高，最后在有关专家的建议下，并结合外方在国外同类工厂的防腐蚀经验，最后选取耐酸砖衬里，沟缝用胶泥采用耐高温898乙烯基酯树脂胶泥。