工業(yè)砼池的防腐蝕

alexwtt · 發(fā)表于 2005-9-20 15:06:17

工業(yè)污水池的腐蝕與防護(hù)
王天堂陸士平沈偉
（上海富晨化工有限公司上海 200235）
摘要：本文就常見(jiàn)的工業(yè)污（廢）水處理池中的防腐蝕處理技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)和探討，其中對(duì)玻璃鋼襯里工藝中的樹(shù)脂材料的選擇進(jìn)行了討論，推薦了一種新型材料—玻璃鱗片膠泥。
關(guān)鍵詞：污水處理 水池防腐蝕、玻璃鋼、樹(shù)脂
 
引言
在化纖、化工、冶煉、礦山、火力發(fā)電、制藥、染料等企業(yè)中有許多大型鋼筋混凝土污（廢）水池，一般均建在室外，這些行業(yè)的工業(yè)污（廢）水均含有腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要經(jīng)受住各種物理和化學(xué)的侵蝕，在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮對(duì)它采取防腐蝕處理措施，以確保其使用的耐久性。根據(jù)我們對(duì)各類(lèi)污（廢）水池多年積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將各種防腐蝕處理方法進(jìn)行了總結(jié)，并介紹了一些新型的防腐蝕材料。
 
1、玻璃鋼襯里
它是玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱(chēng)“玻璃鋼”或“FRP”）在混凝土表面形成的襯里防護(hù)層，具有整體性、抗?jié)B性好和造價(jià)合理的特點(diǎn)。在該工藝中，采用玻璃纖維與玻璃纖維短切氈或表面氈的復(fù)合結(jié)構(gòu)，只要防腐蝕樹(shù)脂選用適當(dāng)，襯里厚度在1-3mm之間就能夠達(dá)到良好的防腐蝕效果。
1.1 樹(shù)脂的選擇
在混凝土面上施工，要求樹(shù)脂的收縮率不能太大，否則可能會(huì)導(dǎo)致玻璃鋼襯里“脫殼”，而引起防腐蝕失效。因此業(yè)主和施工隊(duì)均會(huì)選用環(huán)氧樹(shù)脂，因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂具有來(lái)源廣、成本合理、耐腐蝕性能良好、收縮率低等特點(diǎn)，但環(huán)氧樹(shù)脂本身也有其一定的使用局限性：
1） 環(huán)氧樹(shù)脂的固化可采用酸酐類(lèi)或胺類(lèi)固化體系。酸酐類(lèi)固化劑需要中高溫的固化條件。而一般防腐蝕施工均采用在室溫或常溫下固化的胺類(lèi)固化劑，其原理是利用胺基團(tuán)上的活潑氫與環(huán)氧基反應(yīng)而交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但這個(gè)交聯(lián)結(jié)構(gòu)很容易在酸性介質(zhì)作用下分解，導(dǎo)致三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的解體而引起防腐蝕襯里的失效。所以胺類(lèi)固化的環(huán)氧樹(shù)脂在大于40℃或者更高溫度下的耐酸性就不太理想；室溫下胺類(lèi)固化的環(huán)氧樹(shù)脂的熱變形溫度（HDT）在60-70℃之間，因此推薦使用溫度不能超過(guò)70℃。
表2.1 環(huán)氧樹(shù)脂耐介質(zhì)的濃度和溫度
化學(xué)介質(zhì)濃度（%）溫度（℃）化學(xué)介質(zhì)濃度（%）溫度（℃）硫酸2066鹽酸2060硫酸7040鹽酸3635氫氟酸1020醋酸1066氫氧化鈉3040苯-25苯酚-66氨水稀662）胺類(lèi)固化環(huán)氧樹(shù)脂的養(yǎng)護(hù)周期較長(zhǎng)，且低分子量胺類(lèi)固化劑（如乙二胺）的毒性較大，因此要采用毒性較小的固化劑，如T31等。
3）工程中采用的6101（E-44）環(huán)氧樹(shù)脂的粘度較大,不能直接操作，為了降低樹(shù)脂粘度，應(yīng)加入適當(dāng)比例的稀釋劑來(lái)降粘，活性稀釋劑（如低分子的環(huán)氧化合物）成本相當(dāng)高，一般不采用；而通常采用的非活性稀釋劑，如：丙酮等并不參加環(huán)氧樹(shù)脂的固化反應(yīng)，丙酮極易揮發(fā)，造成固化物的不致密，此類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂的抗?jié)B性相對(duì)較差，尤其是含有氫氟酸等工業(yè)污（廢）水等強(qiáng)腐蝕性化學(xué)介質(zhì)，由于其較小的分子體積，容易發(fā)生分子水平上的擴(kuò)散或溶脹，所以環(huán)氧樹(shù)脂的耐氫氟酸的效果較差。
針對(duì)上述環(huán)氧樹(shù)脂存在的不足，人們開(kāi)發(fā)成功了環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂。環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂是由環(huán)氧樹(shù)脂與甲基丙烯酸通過(guò)開(kāi)環(huán)加成化學(xué)反應(yīng)而制得，它保留了環(huán)氧樹(shù)脂的基本鏈段，又有不飽和聚酯樹(shù)脂的良好工藝性能，它能在室溫條件下固化，具有良好的工藝性和耐腐蝕性。常規(guī)的環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的室溫固化后的線(xiàn)收縮率為3%左右，而新近推出的低收縮891環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的線(xiàn)收縮率<0.5%，并具有高耐蝕性、與填料有良好浸潤(rùn)性的特點(diǎn)，尤其適合防腐蝕玻璃鋼襯里的施工。在國(guó)內(nèi)利用環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂在電子工廠(chǎng)（如中芯國(guó)際等）、化工廠(chǎng)等均有成功的應(yīng)用案例。但環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的成本相對(duì)較高，目前國(guó)內(nèi)一些廠(chǎng)家還不能完全承受。
表2.2 902芳烴樹(shù)脂耐介質(zhì)的濃度和溫度
化學(xué)介質(zhì)濃度（%）溫度（℃）化學(xué)介質(zhì)濃度（%）溫度（℃）硫酸<7060氨水飽和常溫硝酸1080硝酸<30常溫鹽酸3180醋酸<40常溫氫氧化鈉4060硫酸銨飽和常溫醛化液-80氫氟酸<3025鉻酸<3060碳酸鈉飽和常溫目前，一種特種不飽和聚酯樹(shù)脂--高性能的芳烴型樹(shù)脂（902），使用比較普遍，它含有較多的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)硫酸和硝酸的耐腐蝕的性能尤為特出，902樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂相比，綜合應(yīng)用成本降低了1/4左右。
 
1.2 施工過(guò)程及要點(diǎn)
1> 封底層：在經(jīng)過(guò)處理的基層表面，均勻地涂刷封底料，不得有漏涂、流掛等缺陷，自然固化不宜少于24 h。
2> 修補(bǔ)層：在基層的凹陷不平處，應(yīng)采用樹(shù)脂膠泥料修補(bǔ)填平，自然固化不宜少于24 h，用樹(shù)脂膠泥料修補(bǔ)刮平基層。
3> 連續(xù)法樹(shù)脂玻璃鋼鋪襯層的施工，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1. 玻璃纖維布應(yīng)剪邊，滌綸布應(yīng)進(jìn)行防收縮的前處理。
2．先均勻涂刷一層鋪襯膠料，隨即襯上一層纖維增強(qiáng)材料，必須貼實(shí)，其上再涂一層膠料，再襯上一層纖維增強(qiáng)材料，連續(xù)鋪襯時(shí)，上下兩層纖維增強(qiáng)材料的接縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)距離不得小于50 mm，陰陽(yáng)角處應(yīng)增加一至二層纖維增強(qiáng)材料。
3． 平面一次連續(xù)鋪襯層數(shù)或厚度，以不應(yīng)產(chǎn)生滑移，固化后不起殼、脫層為限。
4． 立面一次連續(xù)鋪襯層數(shù)或厚度，以不應(yīng)產(chǎn)生滑垂、固化后不起殼、脫層為限。
5． 應(yīng)在前一次連續(xù)鋪襯層固化后，再進(jìn)行下一次連續(xù)鋪襯層施工。
6． 連續(xù)鋪襯到設(shè)計(jì)要求的層數(shù)或厚度后，應(yīng)自然固化24 h，即可進(jìn)行封面層施工。
4>封面層的施工應(yīng)均勻涂刷面層膠料。當(dāng)涂刷兩遍以上時(shí)，待第一遍固化后再涂刷下一遍。
 
2、樹(shù)脂鱗片膠泥襯里
將具有一定片徑和厚度的玻璃鱗片，與耐腐蝕樹(shù)脂等混合，經(jīng)專(zhuān)用機(jī)械配制而成的膠泥（涂料），再涂敷于混凝土表面，室溫固化后所得到襯里。有二類(lèi)：一類(lèi)是環(huán)氧鱗片膠泥；另一類(lèi)是乙烯基酯樹(shù)脂鱗片膠泥（vinyl ester glass flake mortar），簡(jiǎn)稱(chēng)為VEGF鱗片膠泥。后者的綜合性能包括耐腐蝕性能和耐溫性能均優(yōu)于前者，在日本、美國(guó)等國(guó)家均采用后者。VEGF鱗片膠泥具有以下特點(diǎn)：
1） 耐腐蝕性能好：由于基體樹(shù)脂是采用高性能的環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，比環(huán)氧樹(shù)脂有更好的耐腐蝕性能；
2） 較低的滲透率：VEGF鱗片膠泥的抗水蒸汽滲透率比普通環(huán)氧樹(shù)脂涂料高6-15倍，比普通環(huán)氧FRP高4倍；
3） VEGF鱗片膠泥具有較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度，與混凝土的粘結(jié)抗拉強(qiáng)度≥2.5Mpa 。因此涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離，附著力和沖擊強(qiáng)度較好；
4） 耐熱沖擊性能較好：涂層中由于含有許多玻璃鱗片，因此消除了涂層與基材之間的線(xiàn)膨脹系數(shù)的差別，適合于溫度交變的重腐蝕環(huán)境。
5） 耐磨性好：如VEGF鱗片膠泥的耐磨性為105mg （CS-17W-500 g情況下），而受外機(jī)械損傷時(shí)，破壞是局部的，其擴(kuò)散趨勢(shì)小，易于修復(fù)。
6） 工藝性較好：由于固體成份較高，可一次性成較厚的涂層，可以是噴涂、鏝涂、刷涂等成型方法，并有當(dāng)場(chǎng)配制和室溫下固化的特點(diǎn)。
因此，VEGF玻璃鱗片膠泥在污（廢）水池防腐蝕處理有其獨(dú)特的用途：可單獨(dú)或同玻璃鋼襯里復(fù)合使用。鱗片膠泥施工過(guò)程及要點(diǎn)如下：
① 基礎(chǔ)混凝土要求養(yǎng)護(hù)期不少于28天，表面含水率應(yīng)＜6%。去除混凝土表面浮灰，清理干凈后，用VEGF樹(shù)脂打底一至二道，待干后施工；
② 用手工泥刀刮鏝成1-2mm(每道)厚VEGF膠泥層，硬化后再進(jìn)行第二刀刮鏝，直至達(dá)到規(guī)定厚度。一般在每涂1mm厚度時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，以確認(rèn)涂層是否有針孔及其它瑕疵；
③ 凹凸部位，適當(dāng)增加厚度，或同F(xiàn)RP復(fù)合使用；
④ 用VEGF樹(shù)脂罩面一至二道；
 
3、耐酸塊材砌筑
在污（廢）水中的固體粉粒的含量高、腐蝕性強(qiáng)，溫度較高（有的達(dá)120℃）場(chǎng)合，一般用耐酸塊材砌筑的方式來(lái)解決。選用的耐腐蝕塊材有耐酸磚、各類(lèi)耐腐蝕石材（如花崗石、石英石等），這些耐腐蝕塊材的基本成份是二氧化硅，具有優(yōu)良的耐酸性能，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)致密，吸水率小，耐磨耗性好。其施工過(guò)程及要點(diǎn)
1> 鋪砌塊材時(shí)，基層的表面應(yīng)均勻涂刷封底料，待固化后再進(jìn)行塊材的鋪砌。在某些情況下，基層上可采用璃鋼隔離層，此時(shí)宜先涂刷一遍與襯砌用樹(shù)脂相同的膠料，然后進(jìn)行塊材的鋪砌。 
2> 塊材結(jié)合層厚度、灰縫寬度和灌縫或勾縫的尺寸，均應(yīng)符合設(shè)計(jì)的規(guī)定。
3> 塊材在鋪砌前先進(jìn)行試排；鋪砌時(shí)的順序應(yīng)由低往高，先地坑、地溝，后地面、踢腳板或墻裙。陰角處立面塊材應(yīng)壓住平面塊材，陽(yáng)角處平面地材應(yīng)蓋住立面塊材，塊材鋪砌不應(yīng)出現(xiàn)十字通縫，多層塊材不得出現(xiàn)疊縫。
 　　　　
4、應(yīng)用舉例
1> 在一個(gè)目前國(guó)內(nèi)最大的芯片集成電路制造廠(chǎng)的工業(yè)污水處理池中，含有一些廢酸，其中包括3-5%氫氟酸，在這個(gè)工程中采用了891乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鋼結(jié)構(gòu)，已經(jīng)運(yùn)行2年，效果良好，其玻璃鋼結(jié)構(gòu)是2層04布再加一層表面氈的結(jié)構(gòu)，總厚度約為2mm。
2> 在湖南一石油化學(xué)品公司的工業(yè)廢水處理池中，由于池的面積較大（達(dá)2000平米），同時(shí)廢水又含有大量的烴類(lèi)等化學(xué)介質(zhì)，對(duì)化水處理池最后采取VEGF樹(shù)脂鱗片膠泥結(jié)構(gòu)，以確保整個(gè)防腐蝕內(nèi)襯層的整體性和抗?jié)B性，另外在砼基礎(chǔ)上加襯一層04玻纖布。
3> 在浙江一家農(nóng)藥廠(chǎng)，排放的廢水中含有一些三氟乙酸、硫酸等強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)，同時(shí)剛排放的廢水溫度較高，部分達(dá)到90℃甚至更高，最后在有關(guān)專(zhuān)家的建議下，并結(jié)合外方在國(guó)外同類(lèi)工廠(chǎng)的防腐蝕經(jīng)驗(yàn)，最后選取耐酸磚襯里，溝縫用膠泥采用耐高溫898乙烯基酯樹(shù)脂膠泥。

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