修訂說明:
本規范是根據國家計委計綜合[1991]290號文及建設部(91)建標計字第10號文的要求,由化學工業部負責主編,具體由中國寰環化學工程公司會同有關設計、科研共9個單位對原國家標準《工業建筑防腐蝕設計規范》(GBJ46-82)共同修訂而成,經建設部1995年7月3日以建標[1995]390號文批準,并會同國家技術監督局聯合發布。
這次修訂的主要內容有:以定量和定性相結合的方法進行腐蝕性分級;以提高耐久性的方法進行結構設計;增加了地基、樁基、污水處理池、排氣筒和室外管架的防護內容,并增刪了某些防腐蝕材料。在本規范的修訂過程中,規范修訂組進行了廣泛的調查研究,認真總結了我國各工業部門建筑防腐蝕的實踐經驗,同時參考了有關國家標準和國外先進標準,針對主要技術問題開展了科學研究與試驗驗證工作,并廣泛地征求了全國有關單位的意見,最后由我部會同有關審查定稿。
本規范在執行過程中,如發現需要修改和補充之處,請將意見和有關資料寄送中國寰球化學工程公司《工業建筑防腐蝕設計規范》國家標準管理組(地址:北京和平街北口9824信箱,郵編:100029),并抄送化學工業部建設協調司,以便今后修訂時參考。
1 總則
1.1 工業建筑物或構筑物在腐蝕性介質作用下檢修頻繁,往往達不到其應用的耐久年限。制定本規范的目的,是從設計角度對建筑、結構從布置、選型直至表面防護等采取一系列合理有效的措施,著重保證主體結構的耐久性,從而確保建筑結構應有的使用壽命。
1.2 腐蝕的范圍很廣,介質種類也多而復雜。本規范針對工業生產所形成的常見介質對建筑結構的腐蝕,但不包括雜散電流的腐蝕、農業生產或自然環境介質的腐蝕。限于條件,有些常見介質(如帶腐蝕性的油)尚未列入。
1.3 預防措施是防止建筑結構腐蝕首要而最有效的手段。預防主要指工藝、設備的密閉和無泄漏,生產設備的合理布置和有組織的回收或排放等減輕對建筑、結構腐蝕的一切有利措施。
建筑防腐蝕設計考慮因素比較多,除了介質的種類、作用量、溫度、環境條件等因素外,還要預估生產以后的管理水平和維修條件等,而且應和工藝、設備、通風、排水等專業一起采取綜合措施,才能取得較好效果。由于構配件的表在防腐比一般裝修昂貴得多,因此,對重要構件和次要構件需區別對待,重要構件和維修困難的部位應采用耐久性較高的保護措施。
1.4 本規范與現行的國家標準《國家防腐蝕施工及驗收規范》配套使用。與其他建筑結構規范配合使用時,凡處于腐蝕條件下,應遵守本規范的設計規定。
3 基本規定
3.1 腐蝕性分級
3.1.1 腐蝕性介質按其形態和作用部位分為五大類:氣態介質、腐蝕性大、酸堿鹽溶液、固態介質和污染土。各種介質再按其性質、含量劃分類別。凡規范中列入的介質,由設計人員根據介質的性質和含量等情況按相近的介質確定類別。
設計時應根據生產工藝條件確定腐蝕性質的類別,如因經驗或條件不足時,也可按附錄A確定。附錄A列舉了各行業有腐蝕性生產廠房中主要的建、構筑物部位以及室外大氣的腐蝕性介質類別。但由于生產工藝的不斷更新,管理水平的差異,可能導致腐蝕的介質濃度以及泄漏程度等會有所變化,因此腐蝕類別還應根據實際條件確定。
3.1.2 介質對建筑材料的腐蝕性等級根據介質的類別,結合環境濕度、作用量大小等因素確定,分為:強、中、弱、無四級。一般從概念上可理解為:在強腐蝕條件下,材料腐蝕速度較快,構配件必須采取表面隔離性防護,防止介質與構配件直接接觸;在此條件下,如有可能,宜改用其他腐蝕性小的材料。在中等腐蝕條件下,材料有一定的腐蝕,有時可采用提高構件自身質量(如混凝土提高密實性,鋼筋加厚混凝土保護層,磚砌體提高磚和砂漿標號等),或采用簡單的表面防護。在弱腐蝕條件下,材料腐蝕較慢,但還需采取一些措施;一般采用提高自身質量即可。無腐蝕條件進,材料腐蝕很緩慢或無明顯腐蝕痕跡,構配件可以不采取本規范所規定的防護措施。
腐蝕性等級主要偏重于工程實際,除化學腐蝕外,還結合作用部位可能出現的干濕交替、結晶腐蝕等不利因素綜合確定。
建筑材料是取建筑上部結構配件的常用材料:鋼筋混凝土、素混凝土、磚砌體、木、鋼、鋁。其中磚砌體是綜合燒結粘土磚和水泥砂漿二者的耐腐蝕性能。對預應力混凝土的腐蝕性與鋼筋混凝土基本相同,但還有一些差異,因缺乏數據,所以暫時按鋼筋混凝土的腐蝕等級確定。
3.1.3 濕度的取值主要依據鋼鐵的臨界濕度。鋼材和混凝土中鋼筋最容易銹蝕的濕度范圍是在相對濕度為70%~80%之間,而在相對濕度小于60%時,銹蝕進程緩慢。其他建筑材料如磚、混凝土和木材等非金屬材料的腐蝕,也與濕度發生類似的關系。因此將濕度分為小于60%、60%~75%和大于75%三等。
環境相對濕度的取值,但在下列情況下應予以調整:室外構配件環境的相對濕度因有雨水的作用,當處于多雨地區時,應比年平均相對濕度適當提高;當生產環境對相對濕度有影響時,應取實際環境的數值;對不可避免結露的構配件,相對濕度應取大于75%。
3.1.4 氣態介質包括各種腐蝕性氣體、酸霧和堿霧(含堿水蒸氣),主要作用于室內外的上部建筑結構構配件;其腐蝕性主要與介質的性質、含量以及環境相對濕度有關。
酸霧和堿霧本屬于以液體為分散相的氣溶膠,但其腐蝕特征和作用部位更接近氣態介質,因此列入氣態介質范圍。
介質含量的取值來自:
1、在化工、石油化工、有色冶金、機械、紡織等工廠近十年來從生產和檢修過程中實測取得的上千個氣體濃度數據,經過整理、分析后與標準數據進行校核。
2、國外有關建筑標準規范:《建筑結構防腐蝕》(前蘇聯)CH11、II2-03-11-85;前東德國家標準TGL33408/01/81;保加利亞國家標準BAC9075-71。其中前蘇聯的標準是在做了大量試驗工作基礎上制定的,有較大參考價值,本規范借鑒了上述標準中的大部分數據。
3、本規范管理組為核實部分氣體含量數據而委托有關單位做的氣體腐蝕試驗。
4、參考電氣等其他專業規范中腐蝕氣體分類的數據。
5、取現行國家標準《工業企業衛生標準》中有關車間內氣體濃度允許值進行對照、核定。
其中醋酸酸霧、硫酸酸霧和堿霧的含量沒有試驗數據,前蘇聯標準中也沒有列入這些介質,國內實測數據離散性很大,但是這些介質很重要,不能割舍,因此,本規范中斬時沒有采取定量而采用定性描述。
大多數的氣體含量分成兩個等級,與國外標準相比,比它們的3~4個等級簡化。這是因為等級劃分愈多,設計愈難判定;而實際上不集結多少等級,最終與濕度組合后體現到對材料的腐蝕性都是四個等級。前蘇聯規范中最高一級從衛生角度上不允許出現,實際上也很少出現,而最低一級基本上都無腐蝕。本規范所取的二等含量大體上相當于前蘇聯規范中的中間二等。其中氣體中的氨、二氧化碳的氟化氫,對建筑材料的腐蝕性不大,又由于對人的危害,不允許出現太高的含量,因此只列一個等級。
3.1.5、3.1.6 腐蝕性水和酸、堿、鹽溶液均屬液態介質,前者是指在生產過程中受到各種污染的工業用水或地下水,由于逍度較低,因此用腐蝕性離子在水中的含量分類;后者主要是直接作用或泄漏的生產介質,以不同性質和濃度的溶液進行分類。兩類液體之間有一定的連續性。腐蝕性水和酸、堿鹽溶液對建筑物的作用部位大體相同,但腐蝕笥水側重作用于地下構筑物和污水處理池,而溶液多作用于儲槽、地面和墻裙。
腐蝕性水不包括環境水,因此,不列入地下不澡存在的HCO3介質。表中腐蝕性介質是以單一形式列入的,但在實際工程,污染水一般都含多種介質,而溶液中有單一介質、混合介質,也有交替作用;在確定腐蝕等級時應按高者確定,但在選擇防護材料時,對所有作用液體的腐蝕性都要考慮。
腐蝕性水的含量指標主要與國標《巖土工程勘察規范》相協調,也參照了國內外有關規范的指標。但在本規范的腐蝕性水不僅作用于地下構筑物,也適用于池槽和地面,因此不加入環境條件因素。指標的確定還適當兼顧了不同部位的情況和酸、堿、鹽溶液指標的銜接。酸、堿、鹽溶液直接作用于混凝土和磚砌體等建筑材料一般都有較強腐蝕,除小部分可用密實混凝土承受外,其他都需要采用耐腐蝕材料覆面,因此溶液部分的分類定量劃分為沒有意義,基本上是按定性劃分的。在無機酸中,只需很低的濃度就達到PH值為1,因此表3的酸性溶液以PH值小于1為界。但是按PH值作出的介質腐蝕性評價不適用于高濃度的有機酸,所以有機酸按濃度劃界。
作用量是腐蝕的重要因素,但在基礎、儲槽、污水池、排水溝等液態介質作用的部位都屬于經常作用和干濕交替作用,只有小部分的地面出現少量和偶爾作用。因此,表中的腐蝕性等級都是按經常作用并已考慮了堿和鹽在干濕交替作用下的結晶破壞。
建筑材料依據液體的作用部位列入鋼筋混凝土、素混凝土、磚砌體;A、樓地面、儲槽、污水池等基層絕大部分者是混凝土或鋼筋混凝土,墻裙的基層是磚砌體。當基礎采用水泥砂漿筑的石砌體時,腐蝕性取決于水泥砂漿,按混凝土的腐蝕性判定。鋼鐵耐液態介質腐蝕的情況比較復雜,而且在建筑上使用部位不多,因此沒有列入。
腐蝕性等級都是按常溫介質劃定的,在溫度大于40℃的介質作用下,各類溶液的腐蝕性發生不同變化。例如氫氧化鈉溶液,隨著溫度升高,腐蝕性急劇增加,熱堿和熔融堿對混凝土、耐酸磚、花崗石等耐常溫堿作用的材料,都產生較大的腐蝕性。因此,對于儲槽和污水池等選擇防護內襯時,應注意溶液的溫度變化。
表3中的“%”系指介質的質量溶液百分比。
3.1.7 固態介質包括堿、鹽、腐蝕性粉塵以及固體為分散相的氣溶膠。固態介質主要作用于地面、墻面和地面以上建筑結構的構配件。
固態介質只有溶解后才對建筑材料產生腐蝕,因此,腐蝕程度與水和環境濕度有關。不溶和難溶的固體基本上不具腐蝕性,完全溶解后的固體按液態介質進行腐蝕性判定。在無水環境中,視固體吸濕性大小與環境相對濕度而定。通常易吸濕的固體在相對濕度大于60%時都會不同程度的吸濕潮解成半液體狀或局部溶解。在潮濕條件下,粉塵對鋼結構的腐蝕,一般都大于氣體腐蝕。處于室外部分的易溶固體,因有雨水作用,按液態介質考慮。除濕度因素外,固態介質的腐蝕性直接與其性持有關,其化學腐蝕性與同類液態介質基本相同。
易溶鹽的另一個特點是在它溶解后處于一定溫度下又能轉變為固態的結晶水化物。此時,體積將比原體積成倍增長。因此,磚或混凝土表面的粉塵吸濕潮解滲入材料的孔隙后,經過再結晶膨脹,就會造成孔隙內壁受壓,使材料破壞。體積膨脹愈大,破壞力愈強。鹽類中的硫酸鈉和碳酸鈉對磚砌體的強烈腐蝕,除化學腐蝕因素外,物理破壞也點重要原因。如硫酸鈉在溶解以后,在32.3℃的轉化溫度下,共強晶水化物為原體積的311%。
3.1.8 污染土在本規范中主要是指以擬建場地由于生產原因造成地基土的污染,作用部位是地下構筑物。當地下構筑物所在位置未見地下水時,應按污染土中所含介質確定材料的腐蝕性等級。
目前國內外現行規范中,土中介質的腐蝕指標列入的比較少,基本上是SO4、Cl-和氫離子濃度PH值等指標。國家標準《巖土工程勘察規范》中,土的腐蝕指標(mg/kg土)按地下水的腐蝕指標(mg/l)乘以1.5的系數確定。本規范組的實際工程調查積累了部分土的腐蝕數據,但將大量介質列入規范尚不成熟,因此,擇其中比較成熟而最常見的SO4、Cl-和氫離子濃度PH值與《巖土工程勘察規范》的指標相協調后列入。
堿對素混凝土和鋼筋混凝土的腐蝕,在土壤中除去干濕交替的環境因素后,腐蝕性較小。而且在地下部位,氫氧化鈉對土的腐蝕大于對混凝土的腐蝕。因此,PH值只列到性腐蝕,而不考慮堿性腐蝕。
3.2 總平面及建筑布置
3.2.1 實際工程表明,大量散發腐蝕性氣體和粉塵的生產裝置對鄰近建筑物和裝置的設備儀表均有影響,總平面布置合理,對減輕腐蝕極為有利,其中風向和風頻是主要考慮因素。除了考慮廠區內各街區之間的影響外,也要考慮相鄰工廠之間的相互影響。實踐證明,在正常情況下,地下水的擴散影響較小,因此沒有強調提出。
3.2.2 腐蝕性溶液的大型儲罐發生過泄漏事故,這類儲罐如果設在廠房內或靠近基礎,一旦發生泄漏,腐蝕嚴重,其后果往往會造成地基下陷或鼓脹,很難維修加固。
設圍提是針對突發性大量漏酸事故時防止酸液浸流造成次生災害的措施。圍提可不采用耐腐蝕材料,但要能保持溶液在短時間內不致大量流失,使工藝能及時采取回收措施。
3.2.3 淋灑式冷卻排管及水池所在的環境一片水霧,滿地是水。凡設在室內且腐蝕介質作用條件下,嚴重加劇腐蝕。近年來設計已吸取經驗將排管和水池移到室外,但是過于靠近廠房,水霧對墻面仍有明顯腐蝕影響。水池距離建筑物外墻面不小于4m,可以減少影響。
3.2.4 廠房開敞和半開敞有利于稀釋腐蝕性氣體,減輕腐蝕。但是開敞除要符合生產和檢修條件下,還應注意廠房開敞后的雨水作用,特別是有腐蝕性粉塵條件下,反而會加強腐蝕。
3.2.6 調查表明,在液態介質作用的樓層,容易因滲漏而對下層的頂棚、墻面,甚至設備和電線等造成腐蝕?刂剖液团潆娛胰粲信c有腐蝕廠房直接相通,氣體、粉塵會逸入室內,液體會被帶入,污染室內地面?刂剖液团潆娛覂鹊膬x表和配線對腐蝕比較敏感,一旦腐蝕,后果嚴重。
3.2.7 地下室的地面標高較低,排除地面上腐蝕性液體困難較大,通風條件差,難以排除腐蝕性氣體或粉塵。因此,將有腐蝕設備布置在地下室,客觀上給防腐蝕造成困難。
3.2.8 局部設防和采取隔離措施都是為了縮小腐蝕影響,減少設防止范圍。氣態介質和固態粉塵主要用隔墻隔開,液態介質主要在地面設置擋水。
3.2.9 將同類腐蝕性介持的設備相應集中,能減少或避免不同腐蝕性介質的交替作用,簡化設防,減少選材上的困難。
3.2.10 硫酸、氫氧化鈉、硫酸銨、硫酸鈉等溶液對地基上有較強腐蝕性,大量實例證明,這些介質滲入廠房地基后,容易引起地基變形,廠房開裂。為避免這一現象發生,要求輸送上述液體的管道離廠房基礎的水平距離不小于1m。為便于檢漏,還要求將管道設在管溝內。
3.2.11 樓面開孔是遭受液態介質腐蝕的薄弱部位,墻面開孔對防護不利。將各類管線相集中,減少開孔,有利于防護。
3.2.12 化工廠廠房的電纜溝內經常充滿地面水,將管道電纜沿防腐蝕地面或地溝敷設,則易受地面、地溝內介質腐蝕,不利于地面的施工和維修。經驗表明,電纜和管道全部采取架空敷設,有利于防腐蝕。
4 結構
4.1 混凝土結構
4.1.1 混凝土結構的耐久性,除了在材料上應有保證外,還應由結構和構件的選型、裂縫控制和構造措施以及表面防護來保證,其中結構和構件的選型明時會引起主導作用。規范吸收了國內外的經驗教訓,提出若干要求。
1、現澆式框架結構,具有整體性好和便于防護的優點,沒有鋼埋性和裝配節點可能形成的薄弱環節,因此其耐久性相對較好。裝配整體式框架結構,由于在構件連接處采用高標號混凝土的濕接頭,封閉了預埋件或焊接接頭號,在腐蝕環境中的使用情況也較好。所以對上述兩種型式予以推薦。
2、鋼筋混凝土與鋼的組合結構,雖然能發揮兩種材料的各自長處,具有節省材料和方便施工的優點,但在腐蝕環境中,由于不同材料對腐蝕介質的敏感性不同,因此這種結構具有特殊的腐蝕特征。據某些工廠的調查,組合結構的腐蝕有時會比單獨的鋼筋混凝土或鋼結構都嚴重,特別是在混凝土與鋼接觸的界面上,因此這種結構可在弱腐蝕等級的環境中使用,而不宜在強腐蝕和中等腐蝕等級的環境中使用。
3、預應力混凝土構件,具有強度等級高、密實性和抗裂性能好的特點;炷恋膽l伯下的腐蝕性,根據國外試驗表明,受位部分要比受壓部分嚴重,因此從耐久性角度來講,預應力混凝土構件要比鋼筋混凝土構件優越。
塊體拼裝的后張法構件,存在拼接縫隙。比縫隙難以密封,腐蝕性介質會從縫隙滲入腐蝕預應力鋼筋。某廠21m跨度的組合式梯形屋架,因腐蝕介質從拼縫中滲入腐蝕預應力鋼筋,使用10年后,預應力鋼筋斷而突然掉落。所以塊體組合后張法構件在腐蝕的條件下不應使用。
冷拔鋼絲、刻痕鋼絲、碳素鋼絲、鋼絞線配筋的構件,由于鋼絲處于高應力狀態,容易產生應力腐蝕,同時鋼絲直徑較細,稍有腐蝕其截面面積損失比例較大,所以在強腐蝕性條件下不應使用。
4、柱截面的形式宜采用實腹式,其目的是為了減少受腐蝕的外露面積,同時規整的截面也便于防護。雙肢體和腹板開孔的工字形柱的表面積大,容易遭受腐蝕,所以不宜采用。
4.1.2 超靜定結構的內力計算,如若考慮由非彈性變形所產生的塑性內力重分布,雖然可充分考慮利用材料以節約鋼材和簡化鋼筋的配置,但是,在形成塑性區域時,構件的變形和裂縫較大,在腐蝕性介質作用下,會影響結構的耐久性,而且裂縫變形較大,也可能使表面防護層開裂。所以超靜定結構構件的內力計算,不宜計入塑性內力的重分布。
4.1.3 構件的橫向裂縫寬度對耐久性有一定的影響,寬度過大將導致鋼筋的銹蝕。過去國內外規范對裂縫寬度的限制勻較嚴格。但現場調查的暴露試驗均說明,橫向裂縫寬度與鋼筋銹蝕的關系并不如人們想像的那么嚴重,所以現在國內外規范都普遍放寬了裂縫的允許寬度,這樣可以節省鋼材。一些單位在生產現場進行構件暴露試驗的結果表明,鋼筋銹蝕與裂縫寬度在一定范圍內(如小于0.3mm),無明顯的直接因果關系。在不同腐蝕性氣體(HCL、SO2和NO2)和不同相對濕度作用下,構件裂縫寬度與鋼筋銹蝕關系的模擬試驗表明,裂縫寬度對鋼筋銹蝕影響也不大,目前普遍認為,在裂縫寬度不大于0.2mm的情況下,對鋼筋銹蝕基本無影響。
預應力混凝土構件中的配筋,處于高應力工作狀態,而又能大都采用高強鋼材,對腐蝕比較敏感,在腐蝕性介質和拉應力共同作用下,容易產生應力腐蝕傾向。如果混凝土裂縫過大,預應力混凝土構件的腐蝕程度要比鋼筋混凝土構件的嚴重,所以應從嚴格控制。裂縫控制等級,根據腐蝕笥等級和配筋種類,分為嚴格不出現裂縫和一般要求不出現裂縫,即現行國家標準《混凝土結構設計規范》的一級和二級裂縫控制等級。本規范采用的混凝土正截面拉應力限制系數及最大的裂縫寬度允許值與現行國家標準《混凝土結構設計規范》中的露天或室內高濕度環境中的數值相當,而對預應力混凝土結構中的熱處理鋼筋和鋼絲配筋則略有提高。
4.1.4 某些試驗表明,原200號混凝土(C18)的密實性較欽差大臣,它的抗碳化能力約為原300號混凝土(C28)的1/2,原400號混凝土(C38)的1/8。按現行國家標準《混凝土結構設計規范》規定,處于露天或室內高濕度環境中的結構,其混凝土強度等級不宜低于C25。所以本規范規定重要構件的混凝土強度等級;鋼筋混凝土時為C25,預應力混凝土時為C35。
4.1.5 腐蝕性介質對構件的腐蝕,一般是由外表向內部逐漸進行的。混凝土的抗滲性能對腐蝕速度起重要影響;混凝土的抗滲性能主要決定于混凝土的密實度,而對混凝土密實度起控制作用的是水灰比和水泥用量,其中水灰比起主要作用。水灰比與碳化系數之間有近似的線性關系;水泥用量與碳化系數之間也近似呈線性關系,但小于300kg/m3時,系數即明顯增大。國內外關于混凝土耐久性的設計規定中都對最大水灰比和最小水泥用量有明確規定,水灰比一般控制在0.55左右(抗滲等級相當于0.6MPa),預應力混凝土為0.45左右(抗滲等級相當于0.8MPa)。
4.1.6 在混凝土中摻加鋼筋阻銹劑,是防止或減緩鋼筋腐蝕的一種有效的輔助措施,特別以氯離子有腐蝕有明顯的保護效果。這種材料在國外已進行了大量的研究,并已商品化。國內有的鋼筋阻銹劑,其性能與日本產品相當。復合型阻銹劑避免了過去了使用單一的亞硝酸鈉的缺點,兼有減水、增強作用。冶金部頒布了《鋼筋阻銹劑使用技術規程》(YBJ231-91),為鋼筋阻銹劑的使用提供了技術依據。目前國內研制鋼筋阻銹劑的單位不少,由于各種產品性能不一,質量不同,所以采用時應對其性能進行評定,確認對混凝土的物理力學性能和化學性質無不良影響后,方可使用。
4.1.7 外國劑對鋼筋混凝土耐久性的影響,目前尚在研究探索之中,但含有氯離子的外加劑對鋼筋的腐蝕作用,已為公認。國內外許多規定,對含有氯離子外加劑的使用,均有不同程度的限制。在腐蝕性介質作用下,氯離子會加速激發對鋼的腐蝕,所以在鋼筋混凝土和預應力混凝土結構中不應使用。其他類型的外加劑,如含有硫酸根離子的外加劑,對鋼筋混凝土耐久性有無影響,目前尚無定論,但硫酸根離子在混凝土中性化后,可以促進強化鋼筋的腐蝕。因此對外加劑的使用應慎重,確認其對耐久性無影響后,方可使用。
4.1.8 混凝土對鋼筋的保護,除需要一定密實度的混凝土外,還需要有一定厚度的保護層。根據調查,保護層厚度若減少1/4,則混凝土中性化層到達鋼筋表面的時間可縮短一場。為便于采用標準圖集和計算程序、圖表,本規范采用的數值與現行國家標準《混凝土結構設計規范》的露天或高濕度環境中的數值相當。
后張法預應力構件,孔道至構件邊緣的凈距比現行國家標準《混凝土結構設計規范》的規定略有增大,這主要考慮到預應力鋼筋的重要和孔道灌漿可能出現的缺陷,并參考國內港工規范和國外有關規定的確定的。
4.1.9 有液態和固態介質設備的留孔周圍,由于泄漏和沖洗等因素,這部分梁板可能經常受到液態或固態介質的作用,腐蝕情況較為嚴重。為保護邊梁不受腐蝕,可將邊梁離開孔洞邊緣布置而將板挑出,這種布置方法在銅電解廠房中取得了良好的效果。
4.1.10 固定管道、設備支架的預埋件,其腐蝕情況比較嚴重。如果預埋件焊接在構件的受力鋼筋上,會引起受力鋼筋的腐蝕。
直接預埋的梁上的鋼吊鉤,其腐蝕情況也較為嚴重,有時會造成吊色周圍混凝土的開裂。在梁上預埋耐腐蝕的套管,鋼吊鉤便可穿過套管固定,即便于更換,對梁又無影響,效果較好。
4.11 埋件腐蝕后,很難修復,也無法更換,造成許多隱患,甚至還可能影響到構件的本身。對埋件的防護,根據工程經驗可采用涂普、玻璃鱗片涂料防護。復合面層防護,即在噴(鍍)鋁、鋅的金屬面層上再涂刷涂料,可在腐蝕較為嚴重時采用。
4.12 在裝配式結構中,構件之間的連接點,如大型屋面板與屋架或梁的連接節點,天窗架與屋架的節點,屋架與柱的節點,是保證結構整體性的關鍵部件。調查時,發現焊縫與埋件均有不同程度的銹蝕,嚴重的甚至全部銹完。所以必須認真保護,以混凝土或聚合物水泥砂漿包裹較好。后張法預應力混凝土的外露金屬錨具,先張法端部鋼筋的外露部分,都是關鍵部位,采用混凝土包裹,以確保其可靠。
4.2 鋼結構
4.2.1 4.2.2 鋼結構構件和桿件形式,對結構或桿件的腐蝕速度有重大影響。按照材料集中原則的觀點,截面的周長與面積之比愈小,則抗腐蝕性能愈高。薄壁型鋼和輕型鋼結構的壁較薄,稍有腐蝕對承載力影響較大;格構式結構桿件的截面較小,加上綴條、綴板較多,表面積大,不利于防腐;由兩根角鋼組成的T形截面,其腐蝕速度為管形的2倍或普通工字鋼的1.5倍,而且兩角鋼間形成的縫隙無法進行防護,形成腐蝕的集中點,因此規范對上述結構和桿件,均限制了使用范圍。桿件截面的選擇應以實腹式或閉口截面較好,若需要采用組合截面的桿件時,其型鋼間的空隙寬度應滿足防護層施工檢查和維修的要求。
4.2.3 為保證鋼構件的耐久性,必須有一定的厚度要求。太薄的桿件一旦腐蝕便很快喪失承載力。規范中規定的最小限值,是根據使用經驗確定的。
4.2.4 焊縫由于表面常夾有焊渣,且又不平整,容易吸附腐蝕性介持。現時焊縫處一般均有殘余應力存在,所以,焊縫常常先于主體材料腐蝕。焊縫是傳力和保證結構整體性的關鍵部位,對其焊腳尺寸必須有最小的要求。斷續焊縫容易產生縫隙腐蝕,若閉口截面的連接焊縫采用斷續焊縫,腐蝕介質和水氣容易從焊縫空隙中滲入內部。所以對重要構件和閉口截面桿件的焊縫采用連續焊縫。
4.2.5 構件的連接材料,如焊條、螺栓、節點板等,其耐蝕性能應不低于主體材料,以保證結構的整體性。
4.3 砌體結構
4.3.1 硅酸鹽磚和粉煤灰磚都含有一定量的石灰類結料,同時由于孔隙大、吸水率高,所以在腐蝕條件下的承重砌體不應采用上述材料。承重粘土空心磚的性能與實心粘土磚相當。
為提高砌體的耐久性,現行國家標準《砌體結構設計規范》對潮濕房間或層高大于6m的外墻要求磚強度等級為MU10。國家建材局、建設部等單位一再通知要求限制MU10以下實心粘土磚的使用范圍,以利建筑節能。因此本規范要求在承重結構中磚強度等級不宜低于MU10。
由于目前水泥的標號較高,低強度等級砂漿中水泥含量過少,密實性差,容易受到腐蝕,所以要求砂漿強度等級不低于M5。
4.3.2 粘土磚和砌塊為多孔材料,極易吸收腐蝕性液體,在干濕交替條件下,容易產生結晶膨脹腐蝕,使砌體迅速破壞;在上述條件下不應使用。
獨立磚柱截面較小,受力單一,并由于四面遭受腐蝕,在腐蝕條件下使用不夠安全,故限制使用。
4.4 木結構
4.4.1 為確保建筑的安全可靠,并結合節約木材的方針,適當限制了木結構的使用范圍
4.4.2 膠合木結構因無鋼構件,對腐蝕十分有利,所以推薦使用。
4.4.3、4.4.4 木結構構件的節點和鋼構件是防護的薄弱環節,節點和接頭處又極易集聚腐蝕性介質,往往腐蝕嚴重。鋼構件的腐蝕會導致節點松勁,增大構件的變形,所以盡量減少鋼構件的使用,在強腐蝕條件下,則不使用。
4.5 地基
4.5.1 現行國家標準《巖土工程勘察規范》已列入污染土的勘察和評價要求,因此本規范只提出相應的設計要求。
腐蝕性液體對土壤的作用可產生下列影響:
1、硫酸、氫氧化鈉、硫酸鈉、硫酸銨等介質,與土壤中的一些成分發生作用后,生成了新的鹽類,或由于離子交換作用改變了土壤的物理性能,這種反應的結果, 一般會使土壤具有膨脹性。另一種情況是介質對土壤孔隙中結晶,使土體膨脹。這兩種情況都會使上部結構產生上升變形、開裂。
2、腐蝕性介質對土壤作用后所產生的易溶性腐蝕產物的流失,使土壤的孔隙增大;或者土壤中某些膠結鹽類的溶蝕,使土壤的化學粘聚力減少或喪失。這樣就可能導致土壤的物理、力學性能發生變化,孔隙比增大,顆粒變細,承載力、壓縮模量可能降低,而導致基礎下沉,上部結構開裂。
3、在已污染場地上新建廠房時,由于生產條件的變化,可能導致水文地質條件的改變,而破壞原來的平衡條件,使已污染土層產生膨脹或溶陷。
在設計時,根據污染土的評價結構,結合建筑物的具體情況、腐蝕性介質的性質和濃度、生產環境等因素,參照已有經驗,結合上述影響,采取措施。
污染土地基的處理,目前在工程上常用的方法有下列幾種:
1、當污染土的膨脹量或溶陷量不大,且土層又較厚時,或由于其他原因全部挖除有困難時,可局部挖除,回填砂、石類材料。但保留土層的厚度應通過膨脹或溶陷變形計算確定,使上部結構的變形在容許范圍這內。
2、全部挖除污染土層,這是最有效的和最可靠的方法,但要從技術、經濟方面經論證后確定。
3、某些污染土層,由于承載力和壓縮模量較低,但無膨脹性時,可采用耐蝕的砂、石樁加固。若加固土層為弱透水土層,而下層土為較強透水土層時,此時樁身不宜穿透加固土層,以免上部的介質通過樁身向深層擴散,擴大污染范圍。
4、當污染土層較厚,不能全部挖除,而建筑物又重要時,采用預制鋼筋混凝土樁基礎穿越污染土層,支承于未污染土層上,樁身應進行必要的防護處理。
4.5.2 在腐蝕條件下選擇地基加固方法時,要考慮下列因素:
1、應選擇耐腐蝕的加固材料,如在酸性介質作用下,不要選用碳酸鹽類的砂、石樁。在對水泥有腐蝕的條件下,不要采用水泥作為固化劑的攪拌樁。
2、某些化學加固方法所形成的加固土層,在介質作用下由于產生新的化學變化而可能使其失去作用。如硅化加固法在堿性介質作用下使硅酸鈉溶解、流失。
3、石類類材料在酸或硫酸鹽作用下所產生的鹽類,有的具有膨脹性質,有的使石灰土不能固結失去加固作用。
4.6 基礎
4.6.1 作用于地面上的介質,有可能通過溝道、地面和排水設施滲入地基,對基礎形成腐蝕,但其滲入量是受到限制的,所以其腐蝕性等級按表3降低一級確定。
4.6.2 殼體、折權板等薄壁型式的基礎,由于壁薄、受力復雜、難以防護,在腐蝕環境下尚無使用經驗,不要采用。
4.6.3 毛石混凝土、混凝土和鋼筋混凝土,有較高的密實性和整體性,表面平整易于防護,所以推薦采用。磚基礎耐久性較差,大放腳曲折較多,不易防護,不適合作為腐蝕介質作用的基礎材料。
4.6.5 硫酸、氫氧化鈉等介質滲入土壤后,能使地基土膨脹,造成上部結構開裂。基礎適當深埋,可減輕或消除這種影響。
儲槽或地抗,一般難以保證完全不泄漏,為使基礎下的土層不受腐蝕,基礎底面宜低于儲槽或地坑的底面。
4.6.6 基礎是建筑物的重要構件,且又深埋于地下,很難定期進行檢查和維修,為確保安全,在強、中腐蝕等級下應進行表面防護。采用瀝青膠泥的表面防護層,已有多年的使用經驗,效果良好。為解決熱施工和在潮濕基層上施工的困難,可采用濕固化型的環氧瀝青涂料。
基礎梁在地面附近,腐蝕情況較為嚴重,截面又較小,其防護要求應比基礎適當提高。
4.7樁基礎
4.7.1 樁頂離地在一般不小于1.5m,且有承臺保護,所以樁基礎只考慮污染土和地下水的腐蝕作用,而不考慮作用于地面的介質對其的腐蝕作用。
4.7.2 預制鋼筋混凝土樁的混凝土密實性高,質量容易控制,也容易進行防護。灌住樁在混凝土未硬化的情況下就與介質接觸,同時防護較為困難,在體育館條件下尚缺乏使用經驗。鋼樁缺乏在腐蝕條件下的使用經驗,腐蝕裕度難以確定,暫不能列入。木樁由于使用很少,為節約木材,也不予列入。
4.7.3 預制鋼筋混凝土樁的自身防護性能對樁的耐久性有重要作用。所以對混凝土的強度等級、水灰比和保護層均有較高的要求。本規范提出的數值與國內外的有關規定基本相當。
4.7.4 當腐蝕等級為強腐蝕、中等腐蝕時,只靠混凝土自身防護是不夠的,必須采取附加保護措施。樁的保護措施主要有三個方面:
1、選用耐腐蝕性能較好的水泥品種,在單純SO4腐蝕條件下,樁可采用抗硫酸鹽水泥或鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥制作,樁表面可不采取防護措施。
2、在單純Cl-離子的腐蝕條件下,可在混凝土內摻入鋼筋阻銹劑,這樣樁身亦可不采取其他防護措施。
3、酸性介質(PH小于4.5)腐蝕等級為強腐蝕或中等腐蝕時,樁需要采取表面防護措施。樁表面可采用瀝青膠泥、環氧煤瀝青、油溶性聚氨酯(氰凝)的涂層。這些涂層在國內均有使用經驗,在細粒土的地層中,打樁時一般不會磨損。
5 建筑防護
5.1 地面
5.1.1 地面的面層材料,除受到腐蝕性介質的作用外,不定期會受到各種機械磨損或沖擊作用。各種面層材料都具有各自的特性。水玻璃混凝土,雖然耐酸性能好,機械強度較勝高,亦耐較高溫度,但不耐氫氟酸、不耐堿性介質,抗滲性痙,耐水性亦欠佳。樹脂類材料面層,具有耐中等濃度的酸、耐堿、致密、強度高等優點,但不耐濃酸、不耐高溫、對有些介質不耐蝕、軟聚氯乙烯面層,耐中等濃度的酸、耐堿、耐水,但耐磨性差,不耐沖擊、易老化等。因此要求設計者根據使用條件,揚長避短正確選擇面層材料。
地面面層材料與原規范相比較,有如下變化:
1、刪去了玻璃鋼面層。因該面層耐磨性差,使用效果不佳,只推薦作為隔離層使用。在玻璃鋼隔離導能上能下可作樹脂稀膠泥、樹脂砂漿及塊材的面層。
2、刪除了硫磺類材料。此種材料雖有耐酸、致密、施工后不需要特殊處理即可使用等優點。但硫酸類材料與基層與塊材粘結性差,其粘結性隨著時間的延長而降低,固化過程中收縮率大,工程中成功的實例少,故本規范在修訂中未予列入,待試驗研究工作有了突破進展,工程實踐有了一定經驗后再列入規范。
3、“耐酸石材”包括花崗石、石英石等,這些石材均有優良的耐蝕性及優良的物理機械性能,工程中使用頗多,規范中統稱為“耐酸石材”。
5.1.2 耐酸石材的厚度:由于石材工業的發展,機械切割工藝已為許多石材廠采用,故石材的厚度范圍可以擴大,從20mm到100mm均可訂貨。石材厚度減薄,可減輕地面荷重,降低運輸費用。由于使用機械切割,石材的表面平整度亦大大提高,不僅可減少砌筑膠泥的使用量,降低造價,而且能提高地面的質量。
樹脂砂漿、樹脂稀膠泥面層,目前已經推廣,有一定使用經驗,但是也有不少挫敗的例子。這種面層的質量優劣或成敗,與樹脂質量和施工質量有密切的關系。
5.1.3 當塊材地面的灰縫與結合層采用不同材料時,用剛性材料勾、灌縫的塊材,不應采用柔性結合層,否則當地面受到重力沖擊時,會造成灰縫處開裂。
5.1.4 隔離層的設置,可提高地面的抗滲能力和彌補面層的不足,從總體上提高防腐蝕地面工程的可靠性。
水玻璃膠泥、砂漿及混凝土由于抗滲性差,故用作面層或結合層時,均就設隔離層。
5.1.5 隔離層材料應采用具有一定耐蝕性的防水材料。除了各種樹脂玻璃鋼外,也可選用耐腐蝕的防水材料。適用作隔離層的主要有以下兩類。:
1、瀝青類:各種聚合物改性瀝青卷材、橡膠改性瀝青卷材、瀝青玻璃布卷材等。
2、合成高分子類:聚氯乙烯卷材、氯化聚乙烯卷材、三元乙丙卷材、聚氨酯卷材、聚乙烯卷材、氯丁橡膠卷材及各種高分子防水涂料等。
普通紙胎瀝青油氈抗拉強度低,耐腐蝕性能較差,使用效果較差,因此不推薦使用。
5.1.7 過去防腐蝕地面墊層一般采用100號混凝土100mm厚。在實際工程中,由于施工等原因,墊層剛度不夠,出現了一些問題。對照涉外工程的做法,一般墊層厚200~250mm,用200號混凝土雙向配筋φ8~φ12@150。由于墊層做得很好,較少有防腐蝕面層開裂破壞的情況。因此,規范將墊層最小厚度增加到120mm,強度不低于C15
室外地面、面積較大或地基可能產生不均勻變形的地面,容易開裂變形,故要求配置鋼筋。
樹脂類整體地面,由于面層材料固化收縮應力較大,對墊層的要求更高,故要求配置鋼筋。
室外地面,按地面規范在地下凍深大于600mm時才要求設置防凍層。但是防腐蝕地面對防裂要求較高,為了嚴格要求,防止凍脹,凡是冰凍的地區的室外地面,均應設厚度不小于300mm的防凍層。防凍層內如有積水,亦會發生凍脹。
樹脂砂漿、樹脂稀膠泥及軟聚氯乙烯板面層,常常會發生起殼現象,原因之一是:
地下水的毛細作用使面層與基層的粘結力降低。所以在地下水位較高時,要求對墊層采取防水防潮措施。
5.1.8 在預制板上直接鋪設面層,極易的在板縫處產生裂紋,故規定設置鋼筋的整澆層以保證其整體性。
5.1.9 在腐蝕笥液體作用的地面,應設有坡度,侃介質迅速排除,保持地面不積液,減少腐蝕。地面坡度大對防腐蝕有利,但是太大了也有各種缺點。根據工程調查,樓層地面坡度大于等于1%、底層地面坡度大于等于2%較合理。樓層地面坡度如小于1%則排水不暢,且廠房內無小車等行駛時,底層地面坡度也可適當加大到3%~4%。
5.1.10 通常底層地面都用基土找坡,這樣作最簡單合理;樓層地面一般用找平層找坡,但用料較多,荷重較大;用結構找坡,材料省,荷重輕,但結構設計及施工較復雜,有條件時可采用。
5.1.11 實際調查表明,排水溝及地漏均易滲漏,對附近的結構造成明顯腐蝕。為避免殃及附近之重要構件,故規定了排水溝一墻、柱邊的最小距離,以及地漏中心與墻、柱、梁等結構邊緣的最小距離。
5.1.12 地漏是腐蝕性廠房中樓層地面或底層地面的重要配件。據調查,在生產廠房中有效而完整的地漏極少,95%以上的地漏殘缺不全,使用中還有堵塞、滲漏現象,使周圍的樓板受到嚴重腐蝕。
因此地漏要選擇耐腐蝕而有一定強度的材料,尺寸比普通排水地漏放大,而且在構造上要嚴密,關鍵是防止連接處的滲漏。
5.1.13 擋水的設備,是為了防止腐蝕性液體的擴散或向下層的溢流,因此,所有的孔洞都要設擋水。
5.1.14 踢腳板的設置是防止地面腐蝕性液體對墻、柱根部的腐蝕,其高度應根據液體可能滴濺高度,并考慮塊材的尺寸確定。
5.1.15 鋼樁、鋼梯及樽的底部設防腐蝕的底座是為避免地面上的腐蝕介質對鋼構件的直接作用。
5.1.16 室外地面伸縫不宜大于20m,是取《建筑地面設計規范》中的下限值,室內地面不宜大于30m,是參照《混凝土結構設計規范》中室內地下室墻伸縮縫的最大間距值30m確定的。
5.1.17 地面變形縫是防腐蝕的薄弱環節,腐蝕性介質極易在此處滲漏造成腐蝕,故必須作嚴密的防滲漏處理。一般在縫底設置能變形的伸縮片,其上嵌入耐腐蝕、有彈性且粘結性能好的材料。過去曾用瀝青膠泥,但耐久性很差,因此不再推薦。推薦采用氯磺化聚乙烯膠泥、聚氯乙烯膠泥和聚氨酯密封膏等。伸縮片等有可能接觸腐蝕性介質,因此也應選用耐腐蝕的材料。
5.2 設備基礎
5.2.1 墻式、構架式設備基礎的地下部分,應按廠房基礎防護,因為這些基礎多為鋼筋混凝土結構,斷面較小,重要性較大。小型設備基礎的地下部分可不作防護,因為這種基礎一般是塊體的素混凝土,即使表面有些腐蝕,不會影響使用。
5.2.4 大型金屬儲罐作條形基礎的目的之一是便于檢漏,因此,條墩間的空間尺寸應滿足檢漏及維修要求。
5.2.6 設備基礎的螺栓孔用耐腐蝕膠泥封填,主要是防止腐蝕介質的滲入,同時也要保證螺栓的錨固力。
5.3 地溝和地坑
5.3.1 地溝和地坑內一般均有腐蝕性液體長期作用,也常有滲漏現象。為保證承重結構的安全,不受腐蝕,規定墻、柱、基礎不得兼作溝、坑的側壁和底板。
5.3.2 管溝一般只有較簡單的防腐措施,達不到排水溝的要求。若在排水溝內鋪設管道,則管道會受腐蝕,管道貌岸然的固定節點也會破壞防腐層的完整性。所以管溝不應兼作排水溝。
5.3.4 排不風溝要求防水、防潮,主要是為了保證防腐內襯不致因基層滲水而受破壞。
5.3.5 地溝不宜設變形縫,因變形縫是薄弱環節,容易滲潛心漏。大量工程實踐證明,只要設計上采取措施,不設縫是可以辦到的。如不得已而需設縫時,則必須有嚴密、多層次的防滲漏措施。
5.3.6 排水溝和集水坑有液態介質長期作用且有泥砂等沉積需要清理,易發生機械損傷,其使用操作條件比地面更為惡劣,設隔離層是為提高其抗滲性。
5.3.7 排水溝用明溝是為便于清理,加蓋板是安全及生產操作需要。
5.3.9 地溝穿越廠房基礎時,如在基礎附近設縫,則介質滲漏后會腐蝕基礎。溝與基礎之間預留空間是為防止廠房沉降時使地溝受力而斷裂。
5.4 構件的表面防護
5.4.1 磚墻或混凝土墻在氣態介質作用下,一般只有中等以下程度的腐蝕,但如因墻面結露或有水與固體共同作用時,會轉變液態腐蝕。因此,墻體有可能受到氣態、液態和固態三種介質的作用。
地墻面的強腐蝕可能在下列條件和部位發生:液態介質作用(如墻體結露的部位、經常處于潮濕狀態的部位及排氣窗洞四周等)或有與水共同作用的堿粉塵或硫酸鈉等固態介質作用的部位。
5.4.2 廠房圍護結構結露,容易發生在多寸地區和寒冷地區的建筑物內部,結露的部位會使氣態或固態介質轉化為液態而加重腐蝕。如某鎳電解廠房,側窗四周的墻面經常結露,墻體受到干濕交替作用及硫酸鹽的結晶作用而破壞嚴重。
對少數經常有蒸汽作用和濕度很大的廠房要完全避免結露是很難的,故規范中提出對可能結露天礦的部位要加強防護。
5.4.3 混凝土構件的防護,系根據構件的重要性及其腐蝕性等級區別對待、重點設防。
涂料是混凝土構件的重要防護手段,其優點是防腐蝕性能好、施工較方便,缺點是造價高、數年后要返修。
聚合物水泥漿耐腐蝕性能不如防腐蝕涂料,但與混凝土表面有良好的粘結性,密實性也好,可耐中等腐蝕性氣態介質的腐蝕。
阻銹劑對混凝土中鋼筋有保護作用。因此當一般混凝土構件的腐蝕條件為中等腐蝕且摻入阻銹劑時,可不再采取表面防護。
5.4.4 墻裙一般要受到液態或固態介質作用,但作用量比地面輕,尤其是液態介質,不可能長期作用,故對防護材料及構造的要求較低。一般在酸性介質作用下,貼瓷板或作玻璃鋼或貼軟聚氯乙烯板使用滿足防腐要求。在堿性介質作用下的墻裙,用水泥砂漿、聚合物水泥砂漿或涂料已可滿足要求。
5.4.5 在防腐蝕工程的設計施工中,人們很注意地面面層的防護,但對其細部處理注意不夠,如常常忽略以樓板洞口邊緣的側邊及底面的防護。實際上,這些部位經常有介質作用流淌使樓板及邊梁受到腐蝕,根據實踐經驗,可分別根據腐蝕性等級采用玻璃鋼或涂料防護。
5.4.6 鋼結構采用涂料防護的效果與基層防銹有很大關系。除銹效果不同的基層,其涂層使用壽命的差別達2~3倍。網材的銹蝕等級及除銹等級按國標《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》。除銹等級的要求與涂料的品種以及構件的重要性有關。
有的涂料,如富鋅底漆、乙烯磷化底漆對基層的除銹要求較高,應采用噴砂或噴丸除銹;瀝青涂料、氯化橡膠涂料、環氧瀝青涂料對基層除銹要求可略低。當然,不管何種涂料其基層除銹都是愈徹底愈好,但除銹標準越高,成本越高,也越不易辦到,因此,除銹標準的確定,還要結合施工和經濟的條件。
5.4.7 鋼結構采用涂層的厚度,應根據構件的重要性及其腐蝕性等級確定。對于難以維修的部位(如高空)及室外構件應適當增加涂層厚度。本條所規定的最小涂層厚度。本條所規定的最小涂層厚度比目前一般建筑防腐蝕工程的實際涂層厚,因為涂層不足是涂層耐久性差的重要原因。
5.4.8 特殊重要而且維修困難的鋼結構,如高聳的塔架等,可在鋼材表面噴鍍金屬(如鍍鋅),再加涂防腐蝕涂料(如氯化橡膠漆、氯磺化聚乙烯漆及玻璃鱗片涂料等)。
近幾年來,很多電視塔都采用了這種復合涂層,效果良好。
5.4.9 木結構較少采用在重要結構,一般也不用在強腐蝕部位,故對其防護也可用普通興愁悶或表面處理劑。
5.5 門窗
5.5.1 推拉門、金屬卷簾門是懸掛式折疊門,其金屬零件腐蝕后容易造成無法開啟,故不宜采用。
5.5.2 塑料窗具有優良的耐蝕性,防腐型的塑料窗已有國家標準圖,并在許多腐蝕廠房中采用,故納入規范。玻璃鋼窗目前國內尚無定型產品,而且使用中存在問題較多,規范中斬不編入。耐候鋼窗的耐蝕性優于普通鋼窗,價格不高,在上海地區已推廣使用。
5.6 屋面
5.6.1 采用有組織排水的目的是為了避免帶有腐蝕性介質的雨水漫流而腐蝕墻面。調查表明,散發腐蝕性粉塵較多的建筑物屋面上設置女兒墻后,在女兒墻處大量積聚粉塵,不易排除,加重腐蝕。
5.6.2 屋面材料的選擇應該結合環境中的腐蝕介質綜合考慮,因為屋面上經常接觸雨水,只要屋面上有腐蝕氣體或粉塵,其腐蝕性比其他部位強,因此應根據介質情況選擇材料。經驗證明,屋面采用薄鋼板或鍍鋅鐵皮制作的配件,在任何腐蝕性大氣環境中均會腐蝕,因此不宜采用。
6 構筑物
6.1 儲槽、污水處理池
6.1.1 根據工程設計的需要,本規范新增了最大面廣的污水處理池。
本章所列槽、池規定為常溫、常壓。因為當溫度和壓力很高時,結構和防護材料需經必要的試驗才能確定系統的數據。
本章所列槽、池僅限于鋼筋混凝土結構,不推薦下述材料:
1、磚砌體:因耐久性、抗滲性差,不應采用。
2、素混凝土:在工程上很少采用,為抵抗溫度壓力,必須配置一些構造鋼筋。
3、花崗石塊材砌筑的儲槽和整體花崗石儲槽:有實例,而且花崗石有較好的耐腐蝕性能,但整體花崗石儲槽容積很。2m3以下),制作、加工、運輸困難,不易保證質量,價格也較高;花崗石塊材砌筑的儲槽,因整體性差、構造復雜、施工不便,難以保證灰縫密實及抗彎、抗震性能差,故未予列車員入。有實踐經驗時,設計得可自行選用。
4、金屬儲槽、有襯里的金屬儲槽、整體樹脂混凝土儲槽、整體水玻璃混凝土儲槽等,有的屬化工設備,有的因價格較高或材料收縮較大,故未列入。
目前伸縮縫的材料和構造尚無足夠保證,槽內介持一般腐蝕性較強,一旦泄漏,不僅造成浪費,而且污染地基和地下水,所以儲槽不應設置伸縮縫,以確保使用。
儲槽架空設置的目的在于能夠及時檢漏,檢查襯里使用情況并及時修復。
容積較大的矯形儲槽,槽壁剛度較差,內襯大面積施工變形較大,且不利于檢查和維修,故規定容積大于100m3的矩形儲槽宜設分格。
6.1.3 污水處理池的結構宜采現澆鋼筋混凝土結構,這是比較經濟穩妥的。污水處理池的平面尺寸,主要取決于工藝需要。為防止滲漏,應采取措施,盡量加大伸縮縫的距離。但由于池子的尺寸有時比較大,必須設置變形伸縮縫時,構造應嚴密。
6.1.4 槽、池的襯里因水泥砂漿抹面層的起殼、脫落而導致損壞的事例時有發生,為保證槽體與內襯(特別是樹脂玻璃鋼內襯)的良好粘結,槽、池內表面不宜采用水泥砂漿層找平。
6.1.5 鋼筋混凝土槽、池內表面的防護,應采取區別對待的原則。首先根據腐蝕性介質的性質和濃度指標,從本規范表2和表3確定對鋼筋混凝土結構的腐蝕性等級,然后采取不同標準的防護措施。
在同一腐蝕等級中,對儲槽的防護標準應與污水處理池相對高一些。這是由于在生產上儲槽比污水處理池重要,而且“強腐蝕等級”幅度很大,儲槽中溶液濃度比較高,所以其腐蝕性也高于污水處理池。
內表在防護材料保留了原規范中效果良好的塊材、玻璃鋼和水玻璃混凝土內襯,新增了硬聚氯乙烯或經濟指標太高,故沒有列入羅聚氯乙烯板、樹脂砂漿和樹脂混凝土內襯。
塊材厚度不應小于20mm,以達到防腐要求;目前花崗石和石英石均可采用機械切割,可以加工為較薄的尺寸。塊材的砌筑材料,應根據腐蝕性介質的性質,結合槽、池使用條件,按本規范附錄B、C選用。由于瀝青類材料與塊材的結粘強低,對溫度敏感,故砌筑材料不得采用瀝青類材料。勾縫材料宜采用綜合性能較好的樹脂膠泥,至于樹脂膠泥石流否需要熱處理,因施工現場熱處理工序比較困難,故未作明確規定。
水玻璃混凝土的抗滲性差,因此推薦密實鈉水玻璃和鉀水玻璃混凝土。這類材料不耐堿性介質,不能直接與水泥砂漿、混凝土等堿性基層直接接觸,因此,應設置隔離層。塊材內襯的灰縫多,容易造成滲漏,也應設置隔離層。
涂層和玻璃鋼的抗沖擊性和耐磨性較差,所以在沖刷和磨損的部位宜設塊材或樹脂砂漿的保護層。
伸縮縫部位內襯構造應嚴密并能滿足防腐蝕和變形要求,如防護層為涂料時,伸縮縫處宜采用耐腐蝕的彈性材料嵌縫。
槽、池內表面的防護,新增了下列行之有效的構造:
1、玻璃鱗片涂料和膠泥:抗滲性能高,而且施工簡便。
2、玻璃鋼加玻璃鱗片涂料:這種內襯利用了玻璃鋼抗拉、抗變形能力強的優勢,又充分發揮玻璃鱗片涂料抗滲性能強的特點,可用于強腐蝕介質中。
3、布、氈混用玻璃鋼:目前玻璃纖維氈在國內已大批生產。工程實踐表明,玻璃鋼采用布、氈混用,既可發揮玻璃纖維氈含膠量高、粘結力強、耐腐蝕性能好的優勢,又能保持玻璃布強度高的優點。布氈混用時,面層宜采用表面氈并設罩面料,可使用產品表面光滑平整,提高表面層含膠量,以提高耐腐蝕性能;底層和中間層宜采用玻璃布和短切氈交替作用,以充分發揮氈、布優勢,互相補充。
4、硬聚氯乙烯板:聚氯乙烯類材料具有優良的耐腐蝕性能,能耐許多材料所不耐的介質(如濃度較高的氫氟化酸、次氯酸等)。硬聚氯乙烯板與混凝土基層的固定方法,多采用空鋪,容易變形。
5、聚合物水泥砂漿:這種材料具有良好的抗滲性、抗裂性和粘結力,可耐弱酸,中等濃度的堿和鹽類介質,而且價格又低于一般防護內襯,可用于腐蝕性較弱的槽、池。
6、厚漿型防腐蝕涂料:近年來厚漿型涂料發展較快,品種較多。其涂膜厚,抗滲性能較好,價格相對也低,可用于腐蝕笥較強弱的槽、池。
6.1.7 槽、池地下部分與土壤接觸的外表面(若有地坑,則指地坑外表面),應設防水層或防潮層,這是為了保證槽、池的使用和內襯的質量而采取的措施。工程中曾發生地下水通過槽壁滲入槽內造成玻璃鋼起鼓的質量事故,所以在地位較高、地表水較多的情況下,應在基礎底部設耐腐蝕墊層,底板和側壁宜設油氈等防水層;在地下水位低、地表不少的情況下,應在混凝土表面涂刷瀝青膠泥等防潮層。工程設計中地下水位的確定應考慮地基處理后地基的滯水,裝置投產后水位的提高等因素。
6.1.8 槽、池的防腐蝕內襯是一道封閉式的整體,當管道穿過槽壁和底板,勢必造成薄弱環節,很容易引起滲漏,所以此條強調了必須預埋耐腐蝕套管。
6.1.9 槽、池壁上預埋件連接各類構件后,很難再使塊材、玻璃鋼和硬聚氯乙烯內襯嚴密,是個薄弱環節。管道、設備可采用吊加架等固定。
6.1.10 污水池內的爬梯、支架和儲槽頂部的安全欄桿,過去一般為鋼結構加涂料防護,使用壽命均不長。
目前國內已呆以生產機械成型的截面尺寸50cm×20cm之內的工字型、槽型、L型等各種形狀的玻璃鋼型材、小口徑玻璃鋼管材、玻璃鋼格柵板,具有耐腐蝕、強度高、重量輕等優點,可用于槽池內的爬梯、支架和槽頂的欄桿。
6.1.11 槽、池內表面防護內襯施工時,會產生對人體有害或性爆炸的氣體,為保證安全,頂蓋的設計宜彩和裝配式或設置不少于2個人孔,以利于通風。
6.2 室外管架
6.2.1 混凝土結構包括澆鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構;鋼結構可適應室外管架形式多變和擴建、改建的要求,目前輛已廣泛應用。磚結構、木結構因耐久性差,不推薦使用。
6.2.2 吊索式、懸索式管架,因主要受力構件均為鋼拉桿,所以在對鋼的腐蝕性等級為強的條件下不得采用。
鋼筋混凝土半鉸接活動管架,因根部鉸接螺栓易遭腐蝕,故在對鋼的腐蝕性等級為強腐蝕,中等腐蝕的不宜采用。
6.2.3 混凝土管架構件與廠房構件相比較,其特點是截面小、表面積大,故應以結構自身防護為主,并輔以必要的表面防護措施。
鋼筋混凝土管架在選型上宜采用表面積小的矩形柱和混凝土密實度較大的離心管柱;對跨度較大梁和桁架,推薦采用預應力。這是提高混凝土自身防護能力的措施。
6.2.4 鋼管架的柱子宜采用表面積較小的H型的管型截面,其他構件控制最小厚度,均是為了提高自身防護能力和利于表面防護。
6.2.5 室外地坪常因排水不暢而積水,若鋼管架基礎過低,會使鋼柱根部積水除銹。故本規范規定鋼管架基礎高出地面不宜小于300mm。
6.2.6 在防腐蝕地面范圍內的管架下部,常遭受液態腐蝕性介質的滴濺作用,故應根據實際的腐蝕情況,采取相應的防護措施。鋼筋混凝土管架可按踢腳或墻裙的做法,鋼管架基礎露出地面部分可按地面進行防護。
6.3 排氣筒
6.3.1 本節為排氣筒防腐設計規定
排氣筒的形式分單筒式、套筒式和塔架式。單筒式的內襯緊靠筒壁設置;套筒式為外筒內設置單個或多個內筒;塔架式則用塔架支承排氣筒。
型式的確定是設計的首要問題,主要取決于對排放氣體腐蝕的判斷。不同型式的排氣筒造價相差很大,但若設施不當造成停產檢修,后果更為嚴重。
排氣筒設計首先應具備以下技術資料;
1、排放氣體的化學成分、濃度、濕度,排放氣體中所含塵粒和鹽類的成分和含量,由此可根據本規范表1和表4確定對其筒壁或外筒的腐蝕性等級。
2、排放氣體的溫度、含水量、冷凝溫度,由此可確定是否冷凝液。
3、在內襯或筒壁內表面是否結露形成冷凝液和冷凝液的化學成分,由表2和表3確定以筒壁的腐蝕性等級。
4、筒內氣體的流速和靜壓,是否需要采取措施(如合理的筒體曲線或以內外筒間隙空氣層采取強制通風),使排氣筒高壓的任何標高處都處于負壓工作,以保證排放氣體不致滲入內襯。
5、工藝專業對排氣筒型式的要求。
由上述資料可綜合分析排放氣體或粉塵是否冷凝液,是滯會滲入內襯,是否會結露并確定其結筒壁支承結構的腐蝕性等級。
鑒于確定排氣筒的型式是較復雜的問題,況且各行業習慣不同,故本規范對型式的確定僅提出下列兩條比較成熟的規定:
1、排放氣體中含酸性冷凝液(即溫度低、濕度大的條件下),冷凝液會順內襯或內筒壁向下流淌,并可能通過塊材砌體內襯的灰縫滲入外筒壁內表面時,推薦采用套筒式或塔架式。
2、當排放氣體或粉塵不可能在筒壁結露且對筒壁的腐蝕性等級為弱腐蝕時,則可采用既簡單又價廉的無內襯單筒式。
6.3.2 由于排氣筒屬特殊重要而難于維修的高聳構筑物,因此,支承結構應選用整體性及耐久性較好的材料。
現澆鋼筋混凝土筒壁及外筒,即使局部受到腐蝕,但由于其整體剛度較大,還能堅持使用,故推薦采用。磚筒由于灰縫太多,尤其豎縫不易飽滿,局部遭受腐蝕破壞會引起整體失穩,且不易修復?紤]到各行業還存在大量小型磚煙囪,化工行業類似光氣這類腐蝕性等級很弱的磚排氣筒也有較長時間的實踐,故在一定高度范圍內,排放弱腐蝕氣體或粉塵且不可能結露時,仍可采用造價較低的磚砌體筒壁。
鋼結構塔架具有設計、施工、安裝、維修均較簡便的優點,并已在工程實踐中予以肯定。
6.3.3 排放氣體的腐蝕會降低筒壁,特別是筒壁頂部的磚和砂漿的強度,故應適當提高其強度等級并設環筋。
6.3.4 本條規定鋼筋混凝土結構耐久性的各基指標,以提高筒壁、外筒及支承內筒的梁、斜支柱等構件的自身防腐能力。
6.3.5 無內襯的單筒式筒壁內表面,經常直接接觸排放氣體,但根據本規范第6.3.1條的有關規定,所排放氣體或粉塵對筒壁的腐蝕性等級為弱腐蝕且不可能結露,故規定應有采用涂層防護,且厚度不小于200um。
在內襯的單筒壁內表面,一般為塊材砌體。由于灰縫不可能完全密實(尤其豎縫),在氣體靜壓作用下會有一定滲漏,故宜涂刷防腐蝕涂料。
套筒式排氣筒內筒推薦整體材料,也可能有采用塊材砌體。這兩類內筒的氣密性差別很大,故外筒內表面和內部結構的防護應區別對待,一般可采用涂料保護;對腐蝕性等級為強腐蝕且滲漏嚴重的部位,可局部采用玻璃鋼防護。
6.3.6 內筒式內襯的型式和選材是排氣筒防腐設計的重要內容。多年實踐表明,以塊材砌體為內筒或內襯的排氣筒,由于砌體灰縫多,不易密實,抗滲性較差,腐蝕氣體和冷凝液容易通過灰縫滲入隔熱層和外筒內壁,導致外筒的腐蝕。所以排放氣體對鋼筋混凝土的腐蝕性等級為強腐蝕、中等腐蝕時,套筒式不可采用易于滲漏的塊材內筒,而應采用氣密性好的整體材料制作內筒。
根據工程實踐實驗,整體材料推薦彩和硬聚氯乙烯、玻璃鋼、不銹鋼和帶防護的碳素鋼,設計中根據氣體溫度等條件選用。
當采用碳素鋼內筒時,推薦采用耐候鋼。耐候鋼是在碳素網中加入磷、銅等稀有元素,在價格提高不多的情況下,提高其耐腐蝕性能。某電力工程已采用耐候鋼制作排氣筒。
碳素鋼內筒內表面的防護材料可采用防腐蝕涂料、水玻璃混凝土等。采用水玻璃混凝土防護的做法已應用于一些進口裝置的排氣筒內防護。
對于單筒式排氣筒,本規范未推薦燒結粘土磚,因其密實度差且不耐溫。陶;炷撩軐嵭暂^好,且可制成較大砌塊,可用于弱腐蝕條件下。
當砌筑和勾縫材料采用水玻璃類材料時,為保證灰縫飽滿密實,推薦采用水玻璃膠泥,不推薦水玻璃砂漿。
6.3.7 在進口、黑白和出口部位,排放氣體容易聚集,尤其在出口處易冷凝,均是腐蝕嚴重部位,因此在設計中于進口、黑白處可做成斜角,出口處可設鑄鐵、耐酸混凝土或陶瓷等耐酸材料的壓頂,鋼內筒的筒首部位可襯鋁板或不銹鋼。滴水板可采用耐酸混凝土或鑄石板制作成帶凸檐的構件,并完全覆蓋下一節內襯。
6.3.8 單筒式的筒壁、套筒式外筒的外表面和銅塔架的防護,首先根據排出氣體和大氣環境中氣態和固態介質的種類、濃度、環境相對濕度,按本規范表1和表4確定腐蝕性等級,然后按本規范第5.4節采取防護措施,鋼塔架的除銹等級和表面防護均應按重要且維修困難部位的構件確定。
筒首部位易受排出氣體或相鄰排氣筒排出氣體的作用,故在防護時可提高設防標準。
6.3.9 由于鋼塔架的重要性,基礎應高出地面500mm,以防止地面積水腐蝕網塔架住根部。
6.3.10 排氣筒內部、外部的地面,應根據實際腐蝕情況進行防護。排氣筒內的冷凝液一般由漏斗聚集并由排出管排除,但有些行業的煙囪冷凝液或煙灰直接落到內部地面,此時應按耐酸地面防護。
6.3.11 排氣筒的鋼配件雖小,但關系到人身安全且難于維修,故本規范在選材和防護上做出明確規定。以保證其具有較強的耐腐蝕性能。
7 材料
7.1 一般規定
7.1.1 腐蝕性介質對建筑材料的腐蝕作用,與介質的性質、濃度、溫度、濕度以及作用情況都有密切關系。各種材料在不同條件作用下的耐腐蝕性能是不同的。對一般材料而言,腐蝕性介質的濃度愈高則腐蝕性愈強,但對少數材料則不然。水玻璃類材料耐濃酸性能比耐稀酸的性能好;某些不飽和和聚酯樹脂材料耐稀堿的性能比耐濃堿的性能差。因此,耐腐蝕材料的選擇應進行綜合分析,要充分發揮材料所長,物盡其用,揚長避短,區別對待,避免材料在其不利條件下采用。
7.1.2 本規范所列材料的耐腐蝕性能是在常溫介質作用下的性能評定。一般的規律是:質量溫度升高,腐蝕性增強。有的材料在高溫介質作用下會完全失去耐蝕能力。耐酸磚在常溫下可耐任何濃度的氫氧化鈉,但卻不耐高溫熔融狀態的氫氧化鈉。介質的溫度變化與材料的耐蝕性的關系十分復雜,所以在非常溫的情況下,材料的耐蝕指標應經過試驗或有可靠的使用經驗才能確定。
材料的耐蝕性不能按簡單的邏輯推理。材料能耐幾單一介質,并不等于也耐這幾種介質的混合作用或交替作用。
在總結十多年的科研成果和工程實踐經驗的基礎上,本規范增列了一些行之有效的新材料,刪去了原規范某些不宜再推廣應用的材料。
聚合物浸漬混凝土由于預浸工藝較繁瑣,十多年來僅有個別工程試點應用,不能大量推廣,故刪去,玻璃類材料的耐稀酸性能又不太好,瀝青類材料耐硝酸較差,所以,一個時期曾將硫酸膠泥稱之為“耐稀酸水泥”,在稀硝酸、濃硝酸工程中推廣使用。介理,國內大量工程實踐和試驗結果表明:硫酸膠泥與耐酸磚的粘結強度,當養護2天時為1.3MPa以上,當養護一段時間(如28天)后便下降至0.6MPa左右。強度衰退的原因在于硫的結晶與再結晶過程。因為熔融冷卻后結晶生成的單斜流的密度,比以后再結晶生成的斜方硫的密度要小,所以,隨著時間的延長硫橫類材料的體積是要縮小的,但冷卻后的硫的外形已基本固定,因此在材料的內部產生收縮應力,使材料的的強度逐漸下降,造成瓷板大量脫落。據國外有關資料介紹,如果采用雙環戊二烯齊矣物作外加劑時,可克服硫的再結晶問題,試件養護18個月工資后,單斜硫仍沒有向斜方硫轉化。但我國至今尚未掌握這種新技術,所以,暫不推廣使用硫磺類材料。
7.1.3 耐腐蝕材料的配合比,應按現行國家標準《建筑防腐蝕工程施工及驗收規范》執行。由于本規范與上述規范的修編工作不是同步進行,所以本規范補充了一些新材料的配合比。
7.2 水泥砂漿和混凝土
7.2.1 由于普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥具有早期強度高、凝結硬化快、堿度高、碳化慢等特點,所以混凝土和水泥砂漿宜采用這兩種水泥。
礦渣硅酸鹽水泥的早期強度低,干縮性大,有泌水現象,而且其堿度較低,相對中性化速度為普通硅酸鹽水泥的1.4倍,所以在一定條件下才可使用。
在堿液作用下,混凝土和水泥砂漿應選用硅酸鈣含量多而鋁酸三鈣含量少的水泥品種。根據試驗研究數據,并考慮到國內水泥生產的實際情況,普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥的熟料中鋁酸三鈣含量不宜大于9%。
高鋁水泥由于含有較多不耐堿的酸性氧化物,所以不得用于受堿液作用的部位。同理,在堿液作用下也不得采用以鋁酸鹽成分為主的膨脹水泥,并不得采用鋁酸鹽類膨脹劑。
硫酸鹽溶液對混凝土的腐蝕,主要表現為結晶膨脹腐蝕。溶液中的硫酸根離子先在混凝土中的游藝機離氫氧化鈣作用,生在二水硫酸鈣,然后再與水化鋁酸鈣作用,生成硫鋁酸鈣。每次反應都使固相體積增大一倍多。所以受硫酸鹽腐蝕的水泥砂漿、混凝土普遍出現體積膨脹。
抗硫酸鹽硅酸鹽水泥,由于其鋁酸三鈣的含量不大于5%,硅酸鈣的含量不大于50%,這對于上述兩次膨脹反應是有抑制作用的,所以這種水泥具有較好的抗硫酸鹽性能。,又由于抗硫酸鹽水泥的硅酸鈣含量較低,以它制作的混凝土堿度低,所以在地下工程上選用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥才是合適的。
抗硫酸鹽硅酸鹽水泥的產量較少,價格較貴。工程實踐表明,鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥的耐硫酸鹽的腐蝕也較好,也可以抑制生成硫鋁酸鈣的數量,減緩結晶膨脹腐蝕。水泥和礦渣硅酸鹽水泥的耐硫酸鹽的腐蝕也較好,也可以抑制生成硫鋁酸鈣的數量,減緩結晶膨脹腐蝕。
7.2.2 混凝土的骨料應致密,可采用石灰石、石英石或花崗石。
關于受酸性氣態介質作用的混凝土能否采用石灰石的問題,國內外一些試驗表明:1、將石灰石和石英石骨料制成的混凝土試件浸入0.5%的硫酸溶液12個月,在試件的外觀、重量變化和強度變化等指標方面,以石英石為骨料的試件不僅沒有表現出優越性,而且在某些性能還不如以石灰石為骨料的試件:2、某廠抹灰層在氯和氯化氫作用下,采用石英石骨料的抹灰層,雖然骨料沒有腐蝕,但骨料周圍的水泥石已被腐蝕,形成凹槽,許多骨料自行脫落,而采用碳酸鹽骨料的抹灰層,雖然骨料已隨砂漿一起被腐蝕了一部分,但骨料與水泥粘結仍較好,不易取下。因此,在酸性氣態介質作用下是可以采用致密的石灰石。
關于在堿液介質作用下的混凝土能否采用石英石、花崗石的問題,國內外一些試驗表明:1、石英石雖然在理論可與氫氧化鈉發生作用,但由于它具有整齊的結晶形態,很高的強度、硬高和密實度,因此在氫氧化鈉溶液作用下化學腐蝕過程很緩慢,結晶腐蝕極少;2、用石英砂配制的耐堿混凝土,在20%較差。所以,在堿液介質直接作用下是可以采用致密的石英石、花崗石。
7.2.3 試驗表明,強度等級為C20的混凝土當不灰比在0.58以下時,對濃度不于10%的氫氧化鈉有一定耐蝕性。考慮到試驗與施工的差異以及實際生產作用條件的差異,采用8%的濃度值。
密實混凝土只提出關鍵的直接指標,即抗滲等級不應低于0.8MPa?箟簭姸取⑺嘤昧亢退冶鹊葘儆陂g接指標,它雖與直接指標有一定關系,但不是相互對應的關系。控制指標提我了,有時反而不能相互協調,所以只控制直接指標。
7.2.4 氯丁膠乳水泥砂漿與聚丙烯酸酯乳液水泥砂漿,具有耐稀酸,耐中等濃度以下的氫氧化鈉和鹽類介質的性能,而且與各種基層粘結力強,可在潮濕的水泥基層上施工。
7.3 耐腐蝕塊材
7.3.1、7.3.2 根據國家標準《耐酸磚》(GB8488-87)和行業標準《耐酸耐溫磚》(JC424-91),將原《耐酸瓷磚》(JC195-74)作廢。
耐酸磚的主要成分是二氧化硅,它在高溫焙燒下形成大量的多鋁紅柱石,這是一種耐酸性很高的物質,因此,耐酸磚具有優良的耐酸性能。由于耐酸磚結構致密,吸水率小,所以常溫下可耐任何濃度堿性介質,但不耐熔融堿。
含氟酸能溶解陶瓷制品中的二氧化硅。
關于陶瓷的定義,通常把吸水率在0.5%以下的稱為瓷,3%以下的稱為炻,高于3%的稱為陶,它們的材質無本質區別,只是玻璃相含量不同,致密程度有所區別。國家標準《耐酸磚》的含水率分為:<0.5%、<2.0%和<4.0%;行業標準《耐酸耐溫磚》的含水率分為:<5.0%和<8.0%。因此,這兩個個已把陶瓷材料大體覆蓋了。缸磚、陶板的吸水率大,抗滲性差,而且生產廠家甚少,故刪去。
有釉的磚板表在光滑,與膠泥粘結力差,且色黑、性脆,不易加工切割,故不推薦使用。
鑄石板表面光滑,與膠泥粘結力差,且色黑、性脆,不易加工切割,故不推薦使用。
7.3.3、7.3.4、7.3.5 天然石材至今尚無供防腐蝕工程使用的統一標準,現有的行業標準《花崗石》(JC204~205-85)僅適用于一般建筑工程。本規范列出了石材的主要質量要求,即質地均勻,結構致密,無風化和不得有裂紋和不耐酸的夾層。至于其他要求(如:尺寸、平整度、表面粗糙程度等),有待于制定統一的標準。從設計考慮,石材的強度等級不小于MU60已滿足使用要求,這樣,某些品種(如:青石板、石英砂巖板),也可因地制宜采用。
7.4 木材
7.4.1 硝酸、鉻酸對木材的半纖維素產生硝化作用,氫氧化鈉能溶解木材的半纖維素和木質素,所以木材不得用于這些介質作用的部位。
7.4.2 木材在干濕交替頻繁作用下,腐蝕速度加快。
7.4.3 針葉類木材與闊葉類木材的細胞構造有顯著不同,前者系無孔材,后者系有孔材,試驗表明,針葉類木材的耐蝕性比闊葉類木材的好。
7.4.4 一般膠合木結構可采用脲醛膠和酚醛膠(即苯酚甲醛樹脂膠);由于脲醛膠不耐水,所以在防腐蝕工程中應選用酚醛膠。
7.5 金屬
7.5.1 鑄鐵和碳素鋼,在氫氧化鈉作用下能生成不溶性氫氧化亞鐵及氫氧化鐵,這些腐蝕產物與金屬緊密結合,能起保護作用。
7.5.2 工程調查和試驗表明,在氣態介質作用下,耐候鋼比普通素鋼有較高的耐蝕性,使用壽命為3號鋼和16錳鋼的2.5倍。因為這是新鋼種,目前還沒有形成型材的批量生產,因此,在有條件時宜采用。
7.5.3 鋁易氧化成氧化鋁,使表面覆蓋一層致密的保護膜,在醋酸、濃硝酸、尿素等介質作用下,是穩定的。
7.5.4 鋁、鋅材料不耐堿性介質,不耐氯、氯化氫和氟化氫鍵;由于電位差的原理,也不宜用于鋼、汞、鉛等金屬化合物粉塵作用的部位。
7.5.5 奧氏體鉻鎳不銹鋼有優良的耐酸、堿、鹽類介質的性能,但在含氯液態介質作用下會腐蝕生銹。
7.5.6 為防止不同金屬材料的接觸腐蝕,它們之間在連接時應采取隔離措施。
7.5.7 未硬化的水泥類材料廠的堿性PH值大于12,已硬化的水泥類材料也有一定堿性。因此,鋁材與水泥類材料接觸面應采用隔離措施。
7.6 塑料
7.6.1 防腐蝕的塑鋼窗已編入國家通用圖集。
7.6.2 軟聚氯乙烯板的耐候性較差,故不宜用于室外。
7.6.3 聚氯乙烯塑料不耐丙酮、乙醚、醋酸丁酯、苯、二氯乙烷等有機溶劑。
7.7 瀝青類材料
7.7.1 有機溶劑能溶解瀝青類材料。
7.7.2 瀝青類材料對溫度敏感性強,溫度大于50℃時易軟化流淌,溫度低于-5℃時易收縮開裂,而且在紫外線照射下易老化,所以瀝青類材料宜用于室內工程和地下工程。
7.7.3 普通石油瀝青含蠟量高,常溫時韌性較好,但溫度變化對其性能的影響較大,粘結性也較差,故不宜采用。
7.8 水玻璃類材料
7.8.1 水玻璃類材料具有優良的耐酸性能,尤其是可耐高濃度的氧化性酸。這類材料的反應生成物主要是硅酸凝膠,所以不耐氫氟酸,也不耐堿性介質。
7.8.2 與普通鈉水玻璃類材料相比較,密實的鈉水玻璃類材料和鉀水玻璃類材料具有較好的抗滲性。試驗表明:普通水玻璃和膠泥的吸不率(煤耗油吸收法)小于15%,而后才小于10%;普通鈉水玻璃混凝土的抗滲等級為0.2MPa,而密實的鈉水玻璃混凝土的抗滲等級不小于1.2MPa,鉀水玻璃混凝土的抗滲等級為0.4~1MPa。
7.8.3 工程實踐和試驗表明,鈉水玻璃類材料與水泥基層的粘結力差,粘結試件自然脫落。鉀水玻璃膠泥和砂漿與水泥基層的粘結力較好,與新澆混凝土試悠揚的粘結強度可達1.0MPa。
7.8.4 水玻璃混凝土抗滲性較差,埋入的鋼筋表面應刷涂料保護。試驗表明,刷環氧漆的鋼筋與水玻璃混凝土的握裹力為4.7MPa。
7.8.5 粉料如單一采用石英粉時,制品的收縮性大、抗滲性差。
7.9 樹脂類材料
7.9.1 關于環氧復合樹脂材料,本節保留了環氧煤焦油(1:1)類材料,取消環氧酚醛(7:3和5:5)類材料和環氧呋喃(7:3)類材料。其理由:1、在性能上,環氧復合樹脂與純環氧樹脂的性能大體相似,有的數據稍好些,在理論上講不清楚;2、環氧復合樹脂的配制、施工都較復雜,同時要購進兩種樹脂;3、在價格上,除環氧煤焦油(1:1)類材料可以較大幅度降低外,其他的與純環氧樹脂的差不多;4、在工程應用中,近幾年來已很少采用環酚和環呋復合樹脂,況且現在的樹脂品種很多,不必復合使用。
根據工程應用和試驗結果,本節增加一些性能良好的樹脂材料,如:呋喃類樹脂,二甲苯型、間苯型不飽和聚酯樹脂材料和乙烯基酯樹脂。
7.9.2 玻璃纖維氈的主要特點是纖維遠定向分布,鋪覆性和浸漬性能好,易增厚,含膠量高,價格便宜。但是由它作增強材料制得的玻璃鋼強度較低,所以成型時一般與玻璃布交替鋪糊。玻璃纖維表在氈主要用于增強膠衣層和作制品表面覆蓋層,使產品表在光滑平整,提高表面層含膠量,從而提高產品的耐候性和抗沖擊性等性能。
7.9.3 不飽和聚酯類材料如采用石墨粉作粉料或采用氧化鋅、鐵藍作顏料時,會產生“阻聚”現象(即會起阻止不飽和聚酯類材料發生聚合反應的作用)。
7.9.4 環氧樹脂濕固化劑的研制成功,解決了環氧樹脂的潮濕基層上的推廣應用。酚醛樹脂、呋喃樹脂、乙烯基醋樹脂和不飽和聚酯樹脂目前尚未解決濕固化的問題,故采用樹脂類材料用于潮濕基層時,應選用濕固化的環氧樹脂膠料打底,以增加與基層的結合力。
7.10 防腐蝕涂料
7.10.1 本節取消了酯膠漆、酚醛漆、生漆和漆酚樹脂漆。酯膠漆和酚醛漆的耐腐蝕性能、耐候性能與水泥基層的粘結力都比較差,工程應用已逐漸減少。生漆和漆酚樹脂漆以往在設備管道防腐工程中有過應用,但在建筑防腐蝕工程中基本沒有采用。
近幾年來,許多科研、生產部門研制出不少防腐蝕涂料的新品種,經工程應用,都有較好的防腐蝕效果。本規范增加了聚氯乙烯含氟涂料和聚苯乙烯涂料。
聚氯乙烯含氟涂料中含有螢丹顏料成分,對被涂覆的金屬表面起到較好的屏蔽和隔離介質的作用。該涂料對鹽酸,中等濃度的硫酸、硝酸、醋酸、堿和大多數的鹽類等介質,具有較好的耐腐蝕性能。
聚苯乙烯防腐蝕涂料為單組份涂料,施工方便,涂料儲存期長。該涂料能耐較強腐蝕的無機酸、堿、鹽及工業大氣腐蝕。
7.10.2底漆附著力的好壞,直接影響防腐蝕涂料的使用質量附著力差的底漆,涂膜容易發生銹蝕、起皮、脫落等現象。因此規定在鋼鐵基層表面應選用附著力為1級的底漆。
紅丹的化學成分是由四氧化三鉛。由它配制而碭紅丹防銹底漆不能在鋁、鎂及棋基合金等輕金屬表面上應用,否則會因電化學作用而加劇腐蝕。
鋅黃的化學成分是鉻酸鋅。由它配制成成的鋅黃防銹底漆,既適用于鋼鐵表面上,也適用于輕金屬表面上。鋅黃防銹底漆的品種很多,主要用作鋁、鎂等有色金屬的防銹底漆,也可用作鋼鐵表在的可焊接底漆或預涂底漆。
7.10.3 厚漿型涂料是近幾年來開發的一種新型防腐蝕涂料,常用品種有氯化橡膠、環氧、聚氨酯和環氧瀝青等厚漿型涂料。它具有涂膜厚,可減少涂裝次數,節省工時,方便施工等優點。
7.10.4 玻璃鱗片涂料是目前國內開發的又一種新型涂料,是以耐腐蝕樹脂為成膜物,以經過特殊處理的鱗片狀微細玻璃粉為填料的厚漿型涂料,一鎰施工涂膜厚度可為100~200um,使壽命長達10~20年。玻璃鱗片涂料,具有優良的抗腐蝕介質滲透性、耐磨性、良好的施工工藝性以及硬化時收縮率小、熱膨脹系數小和附著力強等特性。
目前車內生產的品種有環氧樹脂型、環氧瀝青型、不飽和聚酯型和聚氨酯型等玻璃鱗片涂料。
7.10.5 防腐蝕涂料的底漆、面漆、清漆等品種及牌號很多,應選用同一廠家相同品種及處事的產品配套使用。這樣能使底漆、面漆、清漆樸素間結合良好,不出質量問題。
由于防腐蝕涂料的種類很多,其性能各有差異,同品種的涂料也有許多不同牌號和廠家,相當多的防腐蝕涂料至今尚無國家統一的標準件,因此在本規范附錄E中僅列出一些常用的配套舉例。在實際上程中,由于具體條件的不同,選用配套舉例時,尚應結合工程的具體情況,因地制宜綜合考慮確定。