受NaOH重腐蝕化工廠房的加固技術(shù)

1、.受NaOH重腐蝕化工廠房的加固技術(shù)祝亦霖、祝又霖、朱天順、鄒鮮江、劉保金、閔祖明、聶群安（武漢大筑建筑科技有限公司）摘 要：介紹重防腐涂料外包鋼“三重連接法”與粘貼碳纖維法加固受NaOH強(qiáng)堿重腐蝕化工廠房的施工工藝與材料性能。關(guān)鍵詞：強(qiáng)堿重腐蝕，化工廠房，重防腐涂料，外包鋼加固，三重連接法，碳纖維布湖北省沙市沙隆達(dá)集團(tuán)堿蒸發(fā)車間建于1973年，為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（局部4層），生產(chǎn)NaOH強(qiáng)堿。由于60100高溫NaOH蒸汽長(zhǎng)期充滿廠房，鋼筋混凝土構(gòu)件受到強(qiáng)腐蝕，每年進(jìn)行一次維修。由于沒(méi)有找到有效的辦法，維修的效果并不理想。1999年時(shí)，第1、2層腐蝕已非常嚴(yán)重，幾乎所有柱梁混凝土通長(zhǎng)開(kāi)

2、裂，鋼筋大面積銹蝕，混凝土大塊脫落、鋼筋銹斷或瘀結(jié)成塊，廠房已處于十分危險(xiǎn)的狀況，不得不采用200300鋼管作臨時(shí)支撐（注：此車間若停止生產(chǎn)，整個(gè)集團(tuán)則癱瘓，月?lián)p失4500萬(wàn)元，故只能維修，不能拆除重建）。武漢大筑建筑科技有限公司采用重防腐涂料和新的加固技術(shù)承接此工程，按預(yù)定的要求和目標(biāo)完成了加固維修工程，使一個(gè)原來(lái)腐爛不堪的廠房煥然一新，展示了新技術(shù)的前途。現(xiàn)將工程簡(jiǎn)介如下：一、 防腐蝕的選擇、設(shè)計(jì)與施工（一） 我國(guó)的防腐蝕材料從整體水平看，位于世界前列，已與世界發(fā)展同步，特別是重防腐蝕涂料，國(guó)外現(xiàn)有的品種國(guó)內(nèi)幾乎都有，市場(chǎng)有需要的防腐蝕涂料新品種大都能及時(shí)開(kāi)發(fā)出來(lái)，具有中國(guó)特色的防腐蝕涂料

3、也在不斷發(fā)展，其性能指標(biāo)均已趕上或超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品。現(xiàn)在存在的問(wèn)題是，推廣應(yīng)用的速度太慢，使許多容易解決的腐蝕問(wèn)題長(zhǎng)期無(wú)法解決，以致全世界每年因腐蝕而造成的損失高達(dá)1000多億美元。在沙隆達(dá)堿蒸發(fā)車間的防腐工程上，我們主要是根據(jù)耐強(qiáng)堿，耐不同溫度和用于鋼材防腐蝕三個(gè)條件進(jìn)行防腐蝕材料的選擇。通過(guò)試驗(yàn)選擇了2種重防腐涂料：第一種重防腐涂料為以高氯化聚乙烯和環(huán)氧樹脂為主要成分的重防腐蝕涂料，此涂料具有優(yōu)異的在100以下抗強(qiáng)堿化學(xué)藥品性能，將試件放在溫度6080，濃度為30%的NaOH溶液中煮3小時(shí)，未見(jiàn)試件變化，。第二種重防腐蝕涂料為漆酚酞樹脂重防腐涂料，此涂料具有優(yōu)異的高溫環(huán)境中抗強(qiáng)堿化學(xué)藥品性

4、能，將試件放在溫度130150，濃度為60%的NaOH溶液中煮5小時(shí)，未見(jiàn)試件變化。第一種涂料用于環(huán)境溫度較低、腐蝕較輕的結(jié)構(gòu)處，第二種涂料用于環(huán)境溫度高，腐蝕嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)處。（二） 防腐蝕工藝的設(shè)計(jì)由于該車間的高溫度NaOH蒸汽長(zhǎng)期存在，侵蝕性很強(qiáng)，我們采用了多道防腐蝕工序： 對(duì)原有混凝土中的鋼筋除銹后，涂刷2道防腐涂料； 在加固用鋼板的內(nèi)、外表面噴涂25道防腐涂料； 環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠涂刷于防腐涂料外表面，起嚴(yán)密封閉作用； 在鋼板外現(xiàn)澆50mm厚混凝土（或粉刷30mm厚水泥砂漿）； 在新澆混凝土（或水泥砂漿）外表面噴涂環(huán)氧樹脂膠一道。（三） 防腐涂料的主要施工方法1、 主要施工方法將原混凝土內(nèi)鋼

5、筋打磨除銹，嚴(yán)重銹蝕的鋼筋則切割去掉，然后涂刷2道重防腐蝕涂料； 加固用鋼板內(nèi)外表面洗除油污后打磨露出新鮮表面（即有發(fā)亮表面），再次清洗除去雜物； 在鋼板外表面噴涂防腐蝕底漆12（腐蝕嚴(yán)重處2道），面漆一道；在鋼板外表面噴涂底漆2道，中間漆一道，面漆2道； 每道防腐涂料間隔時(shí)間為36小時(shí)； 每道成膜厚度為2535m； 將干燥的新澆混凝土（或水泥砂漿）打磨，除去表面水泥浮層，在將環(huán)氧樹脂膠噴涂于表面。2、主要施工注意事項(xiàng)： 被涂構(gòu)件表面必須處理潔凈和干燥； 鋼板外表面要打磨粗糙，打磨后4小時(shí)內(nèi)噴涂防腐涂料。 稀釋劑盡量少用，最多不宜超過(guò)5%。 環(huán)氧樹脂膠的稀釋應(yīng)采用活性稀釋劑，以保證噴涂后的粘結(jié)

6、強(qiáng)度。環(huán)氧樹脂、固化劑和增韌劑選用粘度小的品種。 施工時(shí)相對(duì)濕度不宜超過(guò)85%，天氣溫度不宜超過(guò)35。 防腐涂料的厚度必須保證，要用涂料測(cè)厚儀全面檢測(cè)厚度，達(dá)不到要求的，要增加涂刷道數(shù)。二、 加固方法的選擇、設(shè)計(jì)與施工（一） 加固方法的選擇可用于此工程的現(xiàn)行加固方法有以下幾種：粘鋼法、外包鋼板法、粘碳纖維法、擴(kuò)大截面法、鋼結(jié)構(gòu)托換法、外包型鋼法等。根據(jù)堿蒸發(fā)車間的生產(chǎn)工藝和要求NaOH強(qiáng)度對(duì)各種物質(zhì)的腐蝕性能，我們將幾種加固方法混合應(yīng)用于此項(xiàng)工程中，不僅加固效果好，工期短，而且成本比原概算下降50%以上。1、 對(duì)腐蝕嚴(yán)重的柱梁采用外包鋼板三重連接法加固，然后在鋼板外支模板澆搗50mm厚C30混

7、凝土。2、 對(duì)腐蝕較嚴(yán)重的柱梁采用外包鋼板三重連接法和粘碳纖維法加固，然后在鋼板或碳纖維外粉刷30mm厚的水泥砂漿。3、 對(duì)于腐蝕十分嚴(yán)重的梁采用外包型鋼法加固。（二） 加固方法的設(shè)計(jì)1、 設(shè)計(jì)依據(jù)：現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范和碳纖維片材加固技術(shù)規(guī)程等。2、 計(jì)算：（略）。3、 主要設(shè)計(jì)大樣圖：圖1：外包鋼板三重連接法加固柱 圖2：外包鋼板三重連接法和粘碳纖維法加固柱圖3：粘碳纖維加固梁 圖4：外包型鋼加固梁（三） 加固方法的施工本文僅對(duì)外包鋼板（或型鋼）三重連接加固法作簡(jiǎn)要分析：1、 三重連接技術(shù)的簡(jiǎn)介外包鋼板三重連接加固法是將鋼板外包于混凝土構(gòu)件（或磚混結(jié)構(gòu)

8、）上對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行加固，鋼板與混凝土構(gòu)件的連接則先用高強(qiáng)粘接內(nèi)脹螺栓將鋼板固定于混凝土構(gòu)件上，再用通長(zhǎng)滿焊將多塊鋼板焊為一個(gè)整體，最后將建筑結(jié)構(gòu)膠灌注于鋼板和混凝土構(gòu)件空隙之間。即稱為“錨固焊接粘接”三重連接技術(shù)。試驗(yàn)證明：三重連接技術(shù)能有效地保證外包鋼板與混凝土構(gòu)件共同作用，使鋼板與混凝土構(gòu)件能夠同步受力，消除應(yīng)力滯后，能較大幅度地提高加固構(gòu)件的承載力，延展性也有顯著提高，有利于抗震。2、 主要施工工藝：將疏松和有裂縫處的混凝土層鑿除干凈（銹蝕鋼筋打磨并防腐蝕處理），將混凝土表面的水泥漿浮層打磨，直至露出砂石面層，彈線鉆預(yù)埋螺栓孔；用清洗劑仔細(xì)的清除鋼板表面的油污層，再將鋼板打磨粗糙并清理

9、雜物，按實(shí)際尺寸下料并鉆螺栓孔；用M16粘接內(nèi)脹螺栓（螺栓間距300400）將鋼板錨固并緊貼于混凝土表面；鋼板與鋼板相交處全部為通長(zhǎng)焊接；用速凝耐壓密封膠將鋼板上所有的縫隙與孔洞封閉，待密封膠干硬后，用機(jī)械方法將灌注型粘鋼膠由下向上，由中間向兩側(cè)慢速壓入鋼板與混凝土之間，使鋼板與混凝土構(gòu)件牢固的粘接為一體。粘鋼膠固化后（一般24h后），在鋼板外表面用結(jié)構(gòu)膠粘上一層中粗砂，增加外澆混凝土或水泥砂漿面層與鋼板表面的附著力。3、 主要技術(shù)參數(shù)：（1）大筑灌注粘鋼結(jié)構(gòu)膠技術(shù)性能 表一外觀甲組分：淡黃色透明液體推薦比例（重量比）甲：乙=1：0.30.5乙組分：棕紅色液體混合后密度（g/cm2）1.051

10、.1膠體自身強(qiáng)度（MPa）壓縮70施工溫度（）550拉伸30可操作時(shí)間（min）2545鋼鋼粘接強(qiáng)度（MPa）剪切24102560612固化時(shí)間（h）25612拉伸36102436鋼混凝土粘接強(qiáng)度C80混凝土破壞耐濕熱老化性（時(shí)間h/剪切MPa）4000/22 （2）高強(qiáng)度粘接內(nèi)脹螺栓技術(shù)性能 表二內(nèi)脹螺栓規(guī)格固定鋼板最大厚度（mm）鋼材破壞（kN）混凝土破壞（kN）錨栓彎矩（N·m）M1Rd.s拉力剪力拉力剪力混凝土錐體破壞NRd，c構(gòu)件邊緣破壞VRd.c作用力反向混凝土破壞VRd.cpC20C30C40C50C60C20C30C40C50C60C20C30C40C50C60M12103417212630313328354043454862677377122M16306331324046485150617173787389103113119289M2040984945556467718097110118123102125144158166565M24501417160728489931131391601701771351671942122191221M3050224112831011171241311842242572602791882342672973061908注：螺栓材質(zhì)：鋼，強(qiáng)度等級(jí)6.8級(jí) 粘結(jié)錨固膠：大筑建筑結(jié)構(gòu)錨固膠三、 加固后的效果1、 原