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        油田鋼筋砼污水(油)池的腐蝕因素及解決方案

        2022-11-30 07:04:58
        全面腐蝕控制 2022年4期
        關(guān)鍵詞:混凝土

        梅 楠

        (大慶油田有限責任公司第四采油廠工藝研究所,黑龍江 大慶 163000)

        1 混凝土腐蝕的影響因素

        1.1 混凝土的碳化

        混凝土是由水泥、砂、石及水組成,根據(jù)不同的使用功能或周圍環(huán)境的不同,有時需要加入適當比例的外加劑和摻合料?;炷恋奶蓟侵富炷林械腃a(OH)2與周圍環(huán)境中的CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3和H2O,從而降低的混凝土堿性的過程。隨著碳化過程持續(xù)進行,使鋼筋暴露在酸性環(huán)境當中,逐漸破壞鋼筋的鈍化層,導(dǎo)致鋼筋的銹蝕,從而使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強度降低、失穩(wěn),降低使用壽命。

        1.2 混凝土的凍融

        大慶油田處于我國的北方地區(qū),冬季氣溫較低,尤其地下部分的混凝土往往處于水飽和狀態(tài),此時膠凝孔及混有氣體的毛細孔無法起到緩沖作用,混凝土孔隙中的水凍結(jié)時,冰的凍脹特性會在密閉空間產(chǎn)生很大的作用力,超過混凝土的抗拉強度,使混凝土的孔隙變大形成裂縫,隨著這種作用的循環(huán)進行,裂縫從里至外形成貫通縫,破壞混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[1]。

        1.3 SO2和硫酸鹽的影響

        SO2與CO2類似,也會與混凝土中的堿性鹽發(fā)生中和反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鹽,與混凝土中原有的硫酸鹽一起,增加了混凝土中硫酸鹽的含量,但硫酸鹽是微溶性鹽,會與水結(jié)合形成水化物,增加混凝土的固相體積,形成結(jié)晶性腐蝕。同時,硫酸根的存在,在周圍空間形成酸性環(huán)境,會對鋼筋的鈍化膜產(chǎn)生破壞作用,使鋼筋產(chǎn)生溶解、銹蝕。

        1.4 微生物的影響

        混凝土中含有一定比例的硫桿菌、硫酸鹽還原菌,硫桿菌會與周圍的硫、硫化物、亞硫酸鹽發(fā)生氧化反應(yīng),生成硫酸,產(chǎn)生腐蝕,上文已有闡述;硫酸鹽還原菌與混凝土中的硫酸鹽發(fā)生還原反應(yīng),生成具有一定腐蝕作用的硫化氫。

        1.5 周圍環(huán)境濕度的影響

        混凝土污水(油)一般為地下或半地下池子,由于土壤中水分及地下水的存在,混凝土結(jié)構(gòu)往往處于一定濕度的環(huán)境當中,當濕度較小低于60%時,由于混凝土部分孔隙的緩沖作用,無法有效形成碳化,且水份不足難以在鋼筋表面形成較完整的水膜造成對鋼筋的腐蝕;當濕度較高,近100%時,這些水分將混凝土的孔隙充滿,將土壤、空氣中的氧氣、二氧化碳等氣體隔離在外,無法接觸到鋼筋,間接起到了保護作用;而當濕度介于70%~90%左右時,不僅有利于氣體的滲入,碳化作用也比較顯著,對混凝土最為不利。

        2 混凝土腐蝕引起鋼筋腐蝕的特征

        混凝土中鋼筋的銹蝕產(chǎn)物一般為氧化鐵的水化物,導(dǎo)致鋼筋體積膨脹,混凝土?xí)劁摻畋砻嫘纬闪芽p,增大了鋼筋與腐蝕介質(zhì)的接觸面積,從而加快腐蝕速度,同時,鋼筋與混凝土之間接觸不再緊密,兩者的粘接力不斷下降,甚至分離,直至變形、失效;鋼筋的斷面損失往往造成局部結(jié)構(gòu)或構(gòu)件發(fā)生損壞,一般認為是由局部腐蝕引起的,但實際工程中,構(gòu)件鋼筋雖出現(xiàn)了嚴重的斷面腐蝕,但仍能繼續(xù)應(yīng)用,未產(chǎn)生嚴重后果,這與其承重及所處位置有關(guān)。

        3 解決鋼筋混凝土腐蝕的解決方案

        3.1 普通混凝土中填加一定比例的礦物質(zhì)

        增加混凝土密實度,減少孔隙的存在,阻斷了腐蝕介質(zhì)進入混凝土結(jié)構(gòu)的通道,也就降低了腐蝕的風險。例如:設(shè)計常采用高強黑曜石玻璃粉末(包含大量納米級顆粒)填加到水泥中,粉末具有無毒、抗?jié)B、防腐且強度高的特點,不僅大大增強了鋼筋混凝土的強度,還能堵塞傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)中的毛細孔隙;同時礦物質(zhì)中含有部分硅酸根離子、鋁酸根離子和水泥中的鈣離子結(jié)合,生成大量的膠凝物---水合硅酸鈣、水合鋁酸鈣,也可有效降低混凝土的孔隙率。

        3.2 選擇合適的建筑材料

        污水(油)池內(nèi)的介質(zhì)化學(xué)成分多樣,且周圍土壤中地下水成分復(fù)雜,因此結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)選擇耐蝕、抗凍性能良好的水泥,如粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥和復(fù)合水泥等,可有效防止池體遭受腐蝕介質(zhì)的侵蝕。

        3.3 混凝土的配比和保護層

        由于腐蝕的作用,使混凝土結(jié)構(gòu)中的堿性環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝?,鋼筋遭受腐蝕的風險就會加大;增加混凝土中水泥的配比,會使鋼筋周圍的堿性環(huán)境持續(xù)的時間更長。適當降低混凝土的水灰比、加強施工中的振搗,同時達到規(guī)范標準規(guī)定的養(yǎng)護時間,可大大降低孔隙率,延緩腐蝕的進展速度;另一方面,增加保護層的厚度可降低纖維孔的連續(xù)性,使腐蝕性離子的入侵和碳化進展更加困難。

        4 結(jié)語

        通過以上分析,油田污水(油)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中可通過材料選擇,調(diào)整配比及增加保護層厚度等工藝措施預(yù)防及延緩腐蝕作用。

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