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我国电厂冷却塔混凝土的腐蚀原因分析

我国电厂冷却塔混凝土的腐蚀原因分析

混凝土冷却塔腐蚀的原因很多,可以归纳以下几个主要方面:

A、由于混凝土的耐久性不足,其本身被腐蚀破坏,同时也由于钢筋的裸露、腐蚀而导致整个结构的破坏

B、混凝土本身并未腐蚀,由于外部介质的作用,导致混凝土本身化学性质改变,或引入了强激发钢筋腐蚀的离子,使钢筋表面丧失钝化作用,引起钢筋锈蚀。钢筋的锈蚀产物一般为Fe(OH)3、Fe(OH)2、Fe3O4·H2O、Fe2O3等,其体积比原金属体积增大2~4倍,铁锈膨胀,对混凝土保护层产生巨大的辐射压力,其数值可达30MPa(大于混凝土的抗拉极限强度),使混凝土保护层沿着锈蚀的钢筋形成裂缝(俗称顺筋裂缝)。这些裂缝进一步成为腐蚀性介质渗入到钢筋的通道,加速了钢筋的腐蚀。钢筋在顺筋裂缝中的锈蚀速度比裸露情况快,混凝土表面的裂缝发展到一定程度,混凝土保护层则开始剥落,最终使构件丧失承载能力。

C、预应力混凝土结构的腐蚀除了具有普通混凝土结构腐蚀的类型外,由于高强度钢筋和多筋在高应力条件下工作,所以可能发生应力腐蚀和钢材的氢脆

D、日常使用过程中,烟气中的二氧化碳会逐渐向混凝土内部扩散,并与混凝土中的氢氧化钙发生作用,生成碳酸盐或其他物质,从而使水泥的碱度降低,使混凝土碳化,其碳化的主要化学反应为:CO2+H2O→H2CO3,Ca(OH)2+H2CO3→+2H2O。碳化降低了混凝土的碱度,从而破坏了钢筋表面的钝化膜,使混凝土失去了对钢筋的保护作用,给混凝土中的钢筋锈蚀带来不利的影响。同时,碳化还会加剧混凝土的收缩,这些都可导致混凝土的裂缝,加速混凝土结构的破坏。

E、硫酸根离子腐蚀。进入冷却塔的湿烟气中存在的SO42-接触混凝土表层与混凝土的某些成分反应,生成物吸水膨胀产生膨胀应力,当应力达到一定程度时混凝土就产生裂缝,这种腐蚀作用在不同条件下又有两种表现形式,即E盐破坏和G盐破坏。E盐破坏即钙矾石膨胀破坏,其生成物的体积比反应物大115倍多,呈针状结晶,引起很大的内应力,其破坏特征为混凝土表面出现几条较粗大的裂缝。G盐破坏即石膏膨胀破坏,当外界中SO42-浓度达到1000mg/L,SO42-可与Ca(OH)2反应生成石膏晶体,生成的CaSO4·2H2O体积增大1124倍,导致混凝土因内应力而破坏,其破坏特征为混凝土表面虽无粗大裂缝但是遍体溃散。

F、氯离子腐蚀。一般情况下,由于混凝土为碱性物质,其液相PH值为12.5~13.5,钢筋在这种环境中能形成钝化膜,它不仅可以隔绝氧接触钢筋,而且阻止钢筋内部形成腐蚀电流,因此对钢筋起到保护作用。然而,进入冷却塔的烟气中存在氯化物(HCl),当氯离子渗透到钢筋表面并达到一定浓度时会使得局部保护膜破坏,成了活化态。活化的钢筋表面形成一个小阳极,未活化的钢筋表面成为阴极,在氧和水充足的条件下钢筋开始锈蚀。钢筋的锈胀体积一般增大215~5倍,在塔内部水份这样充足的条件下体积膨胀甚至可达7倍,从而导致混凝土保护层开裂(即顺筋裂缝)、钢筋锈蚀,降低或破坏了钢筋与混凝土的握裹力,钢筋截面减小、承载能力降低,从而降低了结构的耐久性。同时氯盐还可以和混凝土中的Ca离子反应生成易溶的CaCl2并带有大量结晶水,形成比反应物体积大几倍的固相化合物,造成混凝土的膨胀破坏。如果水泥中铝酸三钙含量高于8%,其制成的混凝土很容易受到Cl-腐蚀。

G、在混凝土受到冰冻的情况下,冷却塔内的钢精,由于塔壁内气温差悬殊,将造成钢精冷缩不平衡,在混凝土中形成缩应力,是钢精与混凝土中的粘接性减弱或丧失,而造成破坏。

 

 

 

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