砼池的防腐蝕材料及結構選擇

alexwtt · 發表于 2005-9-15 13:04:07

工業污水池的腐蝕與防護
王天堂陸士平沈偉
（上海富晨化工有限公司上海 200235）
摘要：本文就常見的工業污（廢）水處理池中的防腐蝕處理技術進行了總結和探討，其中對玻璃鋼襯里工藝中的樹脂材料的選擇進行了討論，推薦了一種新型材料—玻璃鱗片膠泥。
關鍵詞：污水處理 水池防腐蝕、玻璃鋼、樹脂
 
引言
在化纖、化工、冶煉、礦山、火力發電、制藥、染料等企業中有許多大型鋼筋混凝土污（廢）水池，一般均建在室外，這些行業的工業污（廢）水均含有腐蝕性的化學介質，而鋼筋混凝土結構要經受住各種物理和化學的侵蝕，在設計時就要考慮對它采取防腐蝕處理措施，以確保其使用的耐久性。根據我們對各類污（廢）水池多年積累的實踐經驗，將各種防腐蝕處理方法進行了總結，并介紹了一些新型的防腐蝕材料。
 
1、玻璃鋼襯里
它是玻璃纖維增強塑料（俗稱“玻璃鋼”或“FRP”）在混凝土表面形成的襯里防護層，具有整體性、抗滲性好和造價合理的特點。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合結構，只要防腐蝕樹脂選用適當，襯里厚度在1-3mm之間就能夠達到良好的防腐蝕效果。
1.1 樹脂的選擇
在混凝土面上施工，要求樹脂的收縮率不能太大，否則可能會導致玻璃鋼襯里“脫殼”，而引起防腐蝕失效。因此業主和施工隊均會選用環氧樹脂，因為環氧樹脂具有來源廣、成本合理、耐腐蝕性能良好、收縮率低等特點，但環氧樹脂本身也有其一定的使用局限性：
1） 環氧樹脂的固化可采用酸酐類或胺類固化體系。酸酐類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固化劑，其原理是利用胺基團上的活潑氫與環氧基反應而交聯形成三維網狀結構，但這個交聯結構很容易在酸性介質作用下分解，導致三維交聯結構的解體而引起防腐蝕襯里的失效。所以胺類固化的環氧樹脂在大于40℃或者更高溫度下的耐酸性就不太理想；室溫下胺類固化的環氧樹脂的熱變形溫度（HDT）在60-70℃之間，因此推薦使用溫度不能超過70℃。
表2.1 環氧樹脂耐介質的濃度和溫度
化學介質濃度（%）溫度（℃）化學介質濃度（%）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）胺類固化環氧樹脂的養護周期較長，且低分子量胺類固化劑（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）環氧樹脂的粘度較大,不能直接操作，為了降低樹脂粘度，應加入適當比例的稀釋劑來降粘，活性稀釋劑（如低分子的環氧化合物）成本相當高，一般不采用；而通常采用的非活性稀釋劑，如：丙酮等并不參加環氧樹脂的固化反應，丙酮極易揮發，造成固化物的不致密，此類環氧樹脂的抗滲性相對較差，尤其是含有氫氟酸等工業污（廢）水等強腐蝕性化學介質，由于其較小的分子體積，容易發生分子水平上的擴散或溶脹，所以環氧樹脂的耐氫氟酸的效果較差。
針對上述環氧樹脂存在的不足，人們開發成功了環氧乙烯基酯樹脂。環氧乙烯基酯樹脂是由環氧樹脂與甲基丙烯酸通過開環加成化學反應而制得，它保留了環氧樹脂的基本鏈段，又有不飽和聚酯樹脂的良好工藝性能，它能在室溫條件下固化，具有良好的工藝性和耐腐蝕性。常規的環氧乙烯基酯樹脂的室溫固化后的線收縮率為3%左右，而新近推出的低收縮891環氧乙烯基酯樹脂的線收縮率<0.5%，并具有高耐蝕性、與填料有良好浸潤性的特點，尤其適合防腐蝕玻璃鋼襯里的施工。在國內利用環氧乙烯基酯樹脂在電子工廠（如中芯國際等）、化工廠等均有成功的應用案例。但環氧乙烯基酯樹脂的成本相對較高，目前國內一些廠家還不能完全承受。
表2.2 902芳烴樹脂耐介質的濃度和溫度
化學介質濃度（%）溫度（℃）化學介質濃度（%）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脂--高性能的芳烴型樹脂（902），使用比較普遍，它含有較多的苯環結構，對硫酸和硝酸的耐腐蝕的性能尤為特出，902樹脂與環氧樹脂相比，綜合應用成本降低了1/4左右。
 
1.2 施工過程及要點
1> 封底層：在經過處理的基層表面，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> 修補層：在基層的凹陷不平處，應采用樹脂膠泥料修補填平，自然固化不宜少于24 h，用樹脂膠泥料修補刮平基層。
3> 連續法樹脂玻璃鋼鋪襯層的施工，應符合下列規定：
1. 玻璃纖維布應剪邊，滌綸布應進行防收縮的前處理。
2．先均勻涂刷一層鋪襯膠料，隨即襯上一層纖維增強材料，必須貼實，其上再涂一層膠料，再襯上一層纖維增強材料，連續鋪襯時，上下兩層纖維增強材料的接縫應錯開，錯開距離不得小于50 mm，陰陽角處應增加一至二層纖維增強材料。
3． 平面一次連續鋪襯層數或厚度，以不應產生滑移，固化后不起殼、脫層為限。
4． 立面一次連續鋪襯層數或厚度，以不應產生滑垂、固化后不起殼、脫層為限。
5． 應在前一次連續鋪襯層固化后，再進行下一次連續鋪襯層施工。
6． 連續鋪襯到設計要求的層數或厚度后，應自然固化24 h，即可進行封面層施工。
4>封面層的施工應均勻涂刷面層膠料。當涂刷兩遍以上時，待第一遍固化后再涂刷下一遍。
 
2、樹脂鱗片膠泥襯里
將具有一定片徑和厚度的玻璃鱗片，與耐腐蝕樹脂等混合，經專用機械配制而成的膠泥（涂料），再涂敷于混凝土表面，室溫固化后所得到襯里。有二類：一類是環氧鱗片膠泥；另一類是乙烯基酯樹脂鱗片膠泥（vinyl ester glass flake mortar），簡稱為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于前者，在日本、美國等國家均采用后者。VEGF鱗片膠泥具有以下特點：
1） 耐腐蝕性能好：由于基體樹脂是采用高性能的環氧乙烯基酯樹脂，比環氧樹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氧樹脂涂料高6-15倍，比普通環氧FRP高4倍；
3） VEGF鱗片膠泥具有較強的粘結強度，與混凝土的粘結抗拉強度≥2.5Mpa 。因此涂層不易產生龜裂、分層或剝離，附著力和沖擊強度較好；
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膨脹系數的差別，適合于溫度交變的重腐蝕環境。
5） 耐磨性好：如VEGF鱗片膠泥的耐磨性為105mg （CS-17W-500 g情況下），而受外機械損傷時，破壞是局部的，其擴散趨勢小，易于修復。
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，并有當場配制和室溫下固化的特點。
因此，VEGF玻璃鱗片膠泥在污（廢）水池防腐蝕處理有其獨特的用途：可單獨或同玻璃鋼襯里復合使用。鱗片膠泥施工過程及要點如下：
① 基礎混凝土要求養護期不少于28天，表面含水率應＜6%。去除混凝土表面浮灰，清理干凈后，用VEGF樹脂打底一至二道，待干后施工；
② 用手工泥刀刮鏝成1-2mm(每道)厚VEGF膠泥層，硬化后再進行第二刀刮鏝，直至達到規定厚度。一般在每涂1mm厚度時進行檢測，以確認涂層是否有針孔及其它瑕疵；
③ 凹凸部位，適當增加厚度，或同FRP復合使用；
④ 用VEGF樹脂罩面一至二道；
 
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，溫度較高（有的達120℃）場合，一般用耐酸塊材砌筑的方式來解決。選用的耐腐蝕塊材有耐酸磚、各類耐腐蝕石材（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，具有優良的耐酸性能，同時由于結構致密，吸水率小，耐磨耗性好。其施工過程及要點
1> 鋪砌塊材時，基層的表面應均勻涂刷封底料，待固化后再進行塊材的鋪砌。在某些情況下，基層上可采用璃鋼隔離層，此時宜先涂刷一遍與襯砌用樹脂相同的膠料，然后進行塊材的鋪砌。 
2> 塊材結合層厚度、灰縫寬度和灌縫或勾縫的尺寸，均應符合設計的規定。
3> 塊材在鋪砌前先進行試排；鋪砌時的順序應由低往高，先地坑、地溝，后地面、踢腳板或墻裙。陰角處立面塊材應壓住平面塊材，陽角處平面地材應蓋住立面塊材，塊材鋪砌不應出現十字通縫，多層塊材不得出現疊縫。
 　　　　
4、應用舉例
1> 在一個目前國內最大的芯片集成電路制造廠的工業污水處理池中，含有一些廢酸，其中包括3-5%氫氟酸，在這個工程中采用了891乙烯基酯樹脂玻璃鋼結構，已經運行2年，效果良好，其玻璃鋼結構是2層04布再加一層表面氈的結構，總厚度約為2mm。
2> 在湖南一石油化學品公司的工業廢水處理池中，由于池的面積較大（達2000平米），同時廢水又含有大量的烴類等化學介質，對化水處理池最后采取VEGF樹脂鱗片膠泥結構，以確保整個防腐蝕內襯層的整體性和抗滲性，另外在砼基礎上加襯一層04玻纖布。
3> 在浙江一家農藥廠，排放的廢水中含有一些三氟乙酸、硫酸等強腐蝕性的化學介質，同時剛排放的廢水溫度較高，部分達到90℃甚至更高，最后在有關專家的建議下，并結合外方在國外同類工廠的防腐蝕經驗，最后選取耐酸磚襯里，溝縫用膠泥采用耐高溫898乙烯基酯樹脂膠泥。

ld13316 · 發表于 2006-7-22 22:07:23

請教各位大俠現在有一種說法:玻璃鋼內襯如用環氧打底就不能用不飽和樹脂了,不知這種說法有無根據?

biyebo · 發表于 2006-7-23 17:20:08

有一定的依據，主要是說環氧樹脂與不飽和聚酯樹脂的相互作用問題。

bamstone · 發表于 2006-7-23 17:29:54

引用第1樓ld13316于2006-07-22 22:07發表的“”:
請教各位大俠現在有一種說法:玻璃鋼內襯如用環氧打底就不能用不飽和樹脂了,不知這種說法有無根據?

當然有根據啊，環氧樹脂室溫固化只能用胺固化劑，而胺類物質對自由基聚合反應有阻聚作用。

hzp-929 · 發表于 2006-8-1 17:59:53

　　我在平時做內襯時的做法是：在水泥基礎上刷環氧，以增加后面要做的內襯與水泥基礎之間的粘接力，減少內襯起空殼，等刷的環氧固化后就可以做耐酸堿的不飽和聚酯樹脂，多年來還沒有啥不良反映，以上只供參考，如需細節可與我聯系，QQ--250670832免費咨訊．

laney · 發表于 2006-8-2 22:23:26

把EP換成低收縮低黏度VER就可以了啊