冶煉廠鋼混結構的防腐蝕技術優化研究

蘇盈俊

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

冶金廠在進行冶金作業時，無可避免的需要使用到強酸、強堿性并且帶有強腐蝕性的介質。例如在銅金屬的冶煉當中使用到的鹽酸、氫氧化鈉等均會對冶煉廠中的鋼筋混凝土建筑結構材料產生腐蝕作用，從而加速鋼筋混凝土結構的老化，對廠房結構的安全穩定造成嚴重影響，故冶煉廠中對于鋼混結構的防腐技術及防腐效果要求極高。在冶金行業的鋼筋混凝土結構防腐技術中，腐蝕類型的區分可依據對建筑結構造成腐蝕的腐蝕性介質類型進行劃分，一般又可分為氣態腐蝕性介質、腐蝕性水、酸堿溶液、固態腐蝕性物質以及腐蝕性污染土這五大類。依據腐蝕程度來劃分則可分為全面腐蝕和局部腐蝕類型。具體說來，在有色冶金行業常見的熔煉車間、電解車間、一車間等，均是防腐蝕設計的重點建（構）筑物，而如何對鋼混建筑進行防腐便是接下來要討論的問題[1]。

1 鋼筋混凝土結構的防腐蝕技術

鋼筋混凝土結構是由混凝土及鋼筋鋼材共同組成的復合型材料，因此，針對鋼混結構的防腐需要分別從鋼筋、混凝土這兩種不同的材料入手，同時，需要對兩種材料各自具備的性能進行研究分析。

以混凝土而言，混凝土本身是非均勻性介質，其內部結構具有多孔特性，即使表觀狀態下混凝土結構往往顯得十分密實，但在微觀觀察下，混凝土為多孔的非密實性結構。正是由于混凝土結構這種多孔特性，很容易在混凝土內部形成水、氣通道。通道的產生會促進混凝土材料同腐蝕性介質的化學反應，導致混凝土被腐蝕。混凝土被腐蝕后會產生脹裂現象，這一現象會進一步加劇混凝土的腐蝕程度。因此，提高混凝土本身的抗腐蝕能力可以從混凝土的密實性著手，提高砼抗滲能力能夠有效隔絕外接腐蝕性介質進行砼內部。現目前通常采用提升水泥性能等級以及添加參合料的方法來對混凝土的抗腐蝕性能進行優化。以鋼筋而言，鋼筋腐蝕會導致鋼筋混凝土結構的穩定性、耐久性降低，對結構安全有較大的影響。鋼質材料在含水的空氣中易發生氧化生銹，故提高鋼筋的抗氧化能力是對鋼材抗腐蝕性能提升的重要研究方向。常用的鋼筋防銹蝕方法無非是采用外層涂刷涂層材料來隔絕空氣和水分以及改變鋼材中的碳含量而開發成的不銹鋼材這兩種主流的方法[2]。

圖1 建筑結構腐蝕分類

1.1 物理防腐技術

鋼筋混凝土結構物理防腐的核心思想就是通過外部的防腐材料來阻隔鋼筋混凝土結構材料同外界的腐蝕性介質接觸。物理防腐技術是在實際工程中應用最為廣泛的防腐處理技術，其常用防腐材料有防腐蝕塊材、聚合物水泥砂漿、金屬材料、聚氯乙烯塑料、木材、樹脂類、水玻璃類、瀝青類、防腐蝕涂料。不同的材料需要根據鋼筋混凝土結構在不同的環境下進行調整和適配[3]。

1.2 化學防腐技術

鋼筋混凝土材料的化學防腐方法主要為電化學保護法，而電化學保護法根據其化學反應的不同又分為陰、陽兩極保護法。

1.3 復合防腐技術

不管是物理防腐技術還是化學防腐技術，任何單一的技術都不可能對鋼筋混凝土這樣復合性的材料進行全面的防腐保護的，因此，復合防腐就是在這一理念下發展而來，采用不同的、多類型的防腐手段共同來提升材料的防腐性能，多技術手段可以有效避免單一技術手段所存在的不足。例如在金屬的外涂層上，難免會在運輸、安裝等過程中形成一些缺口，從而產生局部腐蝕的現象。但是，同時采用陰極保護及涂層兩種辦法則可以有效的避免這一問題，當外涂層有所損壞時，陰極保護技術能夠計時在結構外涂層破損處自動生成涂層，從而有效的提升材料的抗腐蝕性能。

2 鋼混結構防腐設計理論

鋼筋混凝土結構的防腐設計中，好的設計是需要綜合多方面的因素最后給出一個綜合性的解決方案。因此，工程結構的防腐設計需要考慮如圖2 所示的幾點。

圖2 防腐設計的考慮因素

（1）工藝流程設計。一項合理的防腐蝕方案需要從經濟計量學的角度出發然后進行評價的，需要對流程工藝、技術設備的經濟成本和效益之間進行反復對比，權衡利弊。

圖3 技術經濟計量學分析步驟

（2）防腐設計的方法步驟。

圖4 防腐設計的步驟

3 冶煉廠鋼混結構防腐能力的提升優化

如何有效的優化冶煉廠鋼混結構的防腐能力，可以從以下幾個方面出發[4-6]。

3.1 提高砼的抗碳化能力

提高混凝土抗碳化的能力可以采取適當提升混凝土結構的設計強度等級來進行提升，例如C20 混凝土的抗碳化能力僅為C30 抗碳化能力的一半。因此，適當選用強度等級較高的混凝土，能更好的保證結構的耐蝕要求。

3.2 混凝土結構厚度加厚

提升結構混凝土保護層厚度能夠提升結構及內部鋼筋的抗腐蝕能力，一般來說，砼保護層厚度減少1/4 便會導致結構抗碳化能力縮減1/2。

3.3 施工質量控制

按規程規范進行施工，對砼水灰比進行嚴格把控。

對鋼筋與模板相接觸的地方使用同設計強度的混凝土塊進行加固，并且保證模板接縫的嚴密，從施工源頭消除混凝土蜂窩麻面等問題的產生。

3.4 加強鋼混結構外表防護

冶煉廠中長期充滿強腐蝕性氣液，因此，鋼混結構應加強構件外表面的防護措施。同時，砼骨料選用含硅量高、抗腐蝕能力強的材質如卵石。結構基礎墊層可采用厚卵石灌瀝青進行表面防護。地面則可采用瀝青砂漿進行防護。

4 結語

冶煉廠鋼混結構的防腐性能至關重要，只有嚴格按照防腐工藝的設計及保證施工質量才能有效的延長冶煉廠中鋼混結構的使用壽命，精心設計，精心施工，合理使用，是保證構件安全、經濟、耐久的關鍵。