硅烷浸渍在某滨海核电厂泵房中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 硅烷浸渍在某滨海核电厂泵房中的 应用 摘要：海洋环境中的钢筋混凝土 结构比正常环境中的钢筋混凝土结构所 处环境更恶劣，耐久性及防腐蚀设计非 常重要。文章阐述了硅烷浸渍技术防腐 蚀基本原理，介绍了硅烷浸渍对钢筋混 凝土保护的机理及硅烷浸渍在某滨海核 电厂泵房中的用，研究了硅烷浸渍 处理效果的影响因素，总结了硅烷浸渍 技术的优点，提出了提高混凝土防腐蚀 的其他措施。 中国论文网 /8/view-12911379.htm 关键词：硅烷浸渍；核电厂；防 腐蚀设计；泵房；海洋环境；钢筋混凝 土结构 文献标识码：A -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号：TU502 文章编号： 1009-2374（2017）05-0074-02 DOI：10.13535/ki.11- 4406/n.2017.05.036 近年来，随着我国经济的快速发 展，对能源的需求越来越大，以燃煤、 燃油等为主的化石能源对环境的污染严 重，与此同时人们越来越重视环境影响 和气候变化，而核电作为可大力发展的 清洁、安全、可靠的能源，将在我国的 能源结构当中扮演越来越大的作用。根 据国家核电中长期发展规划 （20052020 年） ，到 2020 年末我国 核电运行装机容量要达到 4000 万千瓦， 在建装机容量约 1800 万千瓦。目前我 国批准建设的核电厂主要以沿海核电厂 址为主，沿海核电厂以海水作为冷源， 必然会涉及到海工建构筑物的耐久性问 题。 我国某滨海核电厂二期工程采用 国内自主三代核电技术设计，规划建设 两台机组，每台机组有三座供水泵房， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 分别为一座循环水泵房和两座重要厂用 水泵房，均从泵房前池吸取海水给核电 厂相关系统供应海水。循环水泵房向循 环水系统、辅助冷却水系统、鼓网冲洗 水系统提供冷却用海水，向循环水处理 系统提供生产用海水，为非核安全级建 筑物。重要厂用水泵房向核岛提供设备 冷却水，为核安全级建筑物。三座泵房 均分为地上和地下部分，地下部分均为 钢筋混凝土箱型结构，部分位于水下区 及水位变动区，而海水环境对钢筋混凝 土有较强的腐蚀作用。本泵房的设计使 用寿命为 60 年，为延缓泵房寿期内钢 筋混凝土结构的腐蚀，须对水下及水位 变动区钢筋混凝土采取额外的保护措施。 硅烷浸渍作为一种成熟且防腐性能优异 的方法，广泛应用于国内外各种海工工 程，如港珠澳大桥预制墩身、深圳妈湾 港某高桩码头、德国莱茵河口 Flehe 桥 梁等工程。 海港工程混凝土结构防腐 蚀技术规范 （JTJ275-2000）也将硅烷 浸渍作为特殊防腐措施列入其中。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 1 硅烷浸渍技术防腐蚀基本原理 众所周知，水分和有害物质的侵 入是引起混凝土结构破坏的必要条件， 而海水环境中的氯离子是引起钢筋锈蚀 的最主要原因，混凝土内部由于存在毛 细孔，海水环境中的氯离子会通过这些 毛细孔渗入和扩散到混凝土内部，当氯 离子突破混凝土保护层，到达钢筋表面， 破坏钢筋表面的钝化保护膜，引起钢筋 锈蚀，锈蚀后的钢筋膨胀导致混凝土表 面开裂，海水中的氯离子透过这些开裂 的裂缝更容易与钢筋接触，又进一步加 剧了钢筋的锈蚀，最终将导致钢筋混凝 土结构发生裂缝、剥落和强度降低。 硅烷浸渍是利用硅烷活性物质与 混凝土基材中的碱性物质作用，生成几 毫米至几十毫米厚的憎水膜，憎水膜既 能防止外界的水分渗入混凝土内部，也 能阻止海水中的氯离子渗入。硅烷浸渍 属于渗透性涂层，硅烷涂层平衡了混凝 土材料的透气性和防水性，它既能让混 凝土内部的水分蒸发又能阻止外界的水 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 渗入混凝土内部。正是利用了硅烷的这 种特性，硅烷浸渍才能阻止钢筋混凝土 与水分及氯离子接触，进而起到保护钢 筋混凝土的 作用。 2 泵房钢筋混凝土结构防腐蚀设 计 由于该滨海核电厂各海水泵房所 处环境完全相同，所以防腐设计要求均 一致，水位变动区及水下临水侧混凝土 表面均喷涂硅烷，相关技术要求如下： 2.1 混凝土技术要求 泵房中混凝土所处环境不同，对 混凝土的要求也不同，本核电厂泵房采 用的混凝土技术指标如下： （1）水下区混凝土强度等级 C45，最大水胶比 0.40，抗渗等级采用 W10，抗氯离子侵入性指标 DRCM7（10-12m2/s ） ；（ 2）水位变动 区混凝土强度等级 C55，最大水胶比 0.36，抗渗等级采用 W8，抗氯离子侵 入性指标 DRCM4（10-12m2/s ） ； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 （3）大气区混凝土强度等级 C55，最 大水胶比 0.36，抗渗等级采用 W8，抗 氯离子侵入性指标 DRCM4（10- 12m2/s） ；（4）混凝土中均应掺加级 粉煤灰，掺量不超过水泥的 20%；（ 5）混凝土中添加聚丙烯抗裂 纤维，抗裂纤维体积率为 0.1% 0.3%，要求限裂效能等级为一级。 2.2 硅烷浸渍技术要求 为了能够达到较好的防腐蚀效果， 根据规范要求及经验，本泵房采用的硅 烷浸渍技术要求如下：（1）材料采用 异丁基三乙氧基硅烷，含量不小于 98.9%， 共喷涂两遍，每遍 300mL/m?2，两遍间 隔时间不小于 6 小时；（2）硅氧烷含 量不应大于 0.3%；（3）可水解氯化物 含量不大于 1/10000；（4）密度为 0.88g/cm3；（5）活性应为 100%，不 得以溶剂或其他液体稀释。 2.3 质量检验标准 为了对硅烷浸渍的处理效果量化 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 评估，硅烷浸渍质量检验标准规定如下： （1）对强度等级不大于 C45 的混凝土， 浸渍深度应不小于 34mm；对强度等 级大于 C45 的混凝土，浸渍深度不小于 23mm；（2）吸水率平均值不应大于 0.01mm/min0.5；（3）氯化物吸收量的 降低效果平均值不小于 90%。 3 硅烷浸渍处理效果的影响因素 研究表明，影响硅烷浸渍处理效 果主要表现在以下四个方面：（1）混 凝土龄期对浸渍硅烷时吸水率和氯化物 吸收量效果有较大影响，混凝土龄期越 长硅烷浸渍深度较大，氯化物吸收效果 越好，施工时可选择在 1428d 龄期内 进行硅烷浸渍；（2）硅烷浸渍的渗透 深度随着混凝土表面湿度的增加而减少； （3）混凝土中掺入矿物掺合料会降低 吸水率、减小浸渍深度、增大氯化物吸 收量降低效果和减小电通量；（4）施 工时温度对硅烷浸渍深度和氯化物的吸 收也有较大影响，混凝土表面应达到一 定的温度硅烷浸渍深度会增大，氯化物 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 吸收效果会越好，低温季节施工时应加 热混凝土表面并做好保温措施。 4 硅烷浸渍的优点 与其他防腐蚀方法相比，硅烷浸 渍具有如下优点：（1）施工简便、投 入少、施工周期短；（2）抗侵蚀能力 强，保护周期长，有效保护期可达 20 年；（3）硅烷有效成分渗透深度可达 5mm 以上，既形成较厚的保护层，又 不改变混凝土的外观；（4）有机硅产 品，安全环保，无毒无污染；（5）检 测及验收标准明确，可操作性强，施工 质量易保证。 5 提高混凝土抗腐蚀性的其他措 施及建议 除了采用硅烷浸渍技术以外，提 高混凝土的抗腐蚀能力措施还有很多， 可根据混凝土对耐久性的要求采用一种 或同时采用几种措施，通常来讲，提高 混凝土耐久性和抗腐蚀性能的措施还有： （1）采用高性能混凝土。通过选用优 质水泥、级配良好的骨料以及高品质的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 掺合料如优质粉煤灰和高效减水剂，提 高混凝土的致密性和抗氯离子侵蚀能力； （2）采用不锈钢钢筋或环氧涂层钢筋， 延缓钢筋锈