化工工廠建筑防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要：本文首先介紹了工廠建筑防腐蝕工程設(shè)計(jì)的必要性，然后介紹了防腐工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題，最后介紹了結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造措施。

關(guān)鍵詞：化工工廠；建筑防腐蝕；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、前言

在化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)過程中，總避免不了部分氣體和液體（通常稱作化學(xué)介質(zhì)）的泄漏，這些液體和氣體通常都是有腐蝕作用的，對建筑會產(chǎn)生腐蝕性作用，給化工行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為保證車間廠房結(jié)構(gòu)的正常使用和安全耐久，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)防應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中予以足夠的重視。

二、工廠建筑防腐蝕工程設(shè)計(jì)的必要性

建筑防腐蝕工程是針對來自正常生產(chǎn)工藝過程所致的；或因操作不嚴(yán)、管理不善，因受周圍環(huán)境影響所致的；或因工業(yè)建筑或構(gòu)筑物在腐蝕性介質(zhì)作用下侵蝕頻繁，往往達(dá)不到其應(yīng)有的耐久年限。如鹽酸、硫酸、堿和鹽等介質(zhì)，致使鋼筋混凝土構(gòu)件受到很大的破壞，鋼筋銹蝕、混凝土開裂的現(xiàn)象比比皆是，對設(shè)備和廠房建筑產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕破壞作用，嚴(yán)重的會使地基、基礎(chǔ)及上部承重構(gòu)件損壞，造成廠房下沉、墻身開裂，甚至不同程度地削弱了構(gòu)件的承載力，危及結(jié)構(gòu)安全，需要進(jìn)行防腐處理，必要的還要進(jìn)行加固。因此有必要從選材和防護(hù)措施上、結(jié)構(gòu)構(gòu)造上考慮侵蝕性介質(zhì)的影響，按照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證建筑物和構(gòu)筑物應(yīng)有的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；還應(yīng)從結(jié)構(gòu)布置上、結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型上及結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面采取有利于防止腐蝕的措施，設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜，除了考慮到防腐措施外，還應(yīng)和工藝、設(shè)備、通風(fēng)、排水等專業(yè)一起采取綜合措施，才能取得較好的效果，只有多方面配合協(xié)作才能減少和避免廠房建筑結(jié)構(gòu)的腐蝕。

三、防腐工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

1、了解腐蝕介質(zhì)特征

充分了解腐蝕介質(zhì)的特征并以此作為設(shè)防的依據(jù)。工業(yè)建筑中損害建筑結(jié)構(gòu)的腐蝕介質(zhì)主要有酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑四類。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常接觸的酸性腐蝕介質(zhì)有硝酸、鹽酸、硫酸、鉻酸、磷酸等，它們對磚、水泥、鋼材、木材等大多數(shù)建筑材料起化學(xué)破壞作用，且破壞力遠(yuǎn)比堿類和鹽類介質(zhì)明顯。由于氫離子的作用，稀酸的腐蝕性常常大于濃酸，比如硫酸。高濃度的硫酸，可以用鐵罐儲存；而低濃度的硫酸對鐵有很強(qiáng)的腐蝕性。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常接觸的堿性腐蝕介質(zhì)有氫氧化堿、碳酸堿、氨水等，根據(jù)堿在水溶液中的離解程度與產(chǎn)生氫氧根離子的多少，可分為強(qiáng)堿和弱堿，堿性介質(zhì)主要對瀝青類、水玻璃類、硫磺類材料有化學(xué)腐蝕作用，而對大多數(shù)普通建筑材料無侵蝕或影響很小。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常接觸到的鹽類腐蝕介質(zhì)有硫酸鈉、硫酸氫鈉、氯化鈉、碳酸銅、碳酸氫鈉等，鹽類介質(zhì)的溶液粘性小，滲透力強(qiáng)，且干燥后要結(jié)晶膨脹，它與金屬、混凝土、水泥砂漿、普通磚等建筑材料發(fā)生作用后，可以生成復(fù)鹽，通過溶出作用和結(jié)晶造成破壞，尤其在干濕交替的情況下，腐蝕破壞更嚴(yán)重。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常接觸到的有機(jī)溶劑有乙醇、丙酮、氯仿、汽油、苯及酯類等，它們對混凝土、水泥砂漿、石材、普通磚等非金屬材料，特別是瀝青、聚氯乙烯塑料、合成樹脂等有機(jī)建筑材料有化學(xué)腐蝕和化學(xué)溶脹的作用。只有掌握了各類腐蝕介質(zhì)的特征，才能作出合理可靠的防腐工程設(shè)計(jì)。

2、考慮各種情況下腐蝕介質(zhì)的破壞作用

工業(yè)生產(chǎn)中，酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑等腐蝕介質(zhì)往往是由于設(shè)備、管道、閥門不密閉而散落揮發(fā)在廠房內(nèi)，以氣相、液相和固相三種形式出現(xiàn)，對建筑物造成腐蝕破壞。氣相腐蝕是指介質(zhì)在廠房內(nèi)外空氣中擴(kuò)散造成的腐蝕，梁、板、屋架、門窗、內(nèi)外墻面等都易遭到這種腐蝕。液相腐蝕是指介質(zhì)直接滴落在房屋的局部構(gòu)件上，當(dāng)受到水的沖洗時，隨之流散到排水溝管及廠房的地基和基礎(chǔ)而造成腐蝕破壞。固相腐蝕是指介質(zhì)在堆放和運(yùn)送途中散落在樓地面上，以及生產(chǎn)過程中粉塵漏散、飄落在建筑物的各個角落而造成的腐蝕。氣相的腐蝕常常為人們所忽略，這是由于酸性氣體在生產(chǎn)過程中絕大部份是不會外逸的，但生產(chǎn)過程不可能完全處于正常狀態(tài)，因此，應(yīng)對氣相的腐蝕給予重視。

四、結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造措施

根據(jù)化工企業(yè)工藝布置的特點(diǎn)，相當(dāng)多的建筑物采用了現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它在增大建筑物或構(gòu)筑物的整體剛度上和減少構(gòu)件拼接點(diǎn)防止侵蝕性介質(zhì)作用形成局部腐蝕破壞方面是有利的。裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為提高構(gòu)件質(zhì)量和加快施工進(jìn)度提供有利條件，但應(yīng)對節(jié)點(diǎn)和接頭的關(guān)鍵部位加強(qiáng)防護(hù)。因而為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，除了在材料上應(yīng)有保證外，還應(yīng)由結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的選型、裂縫控制和構(gòu)造措施以及表面保護(hù)來保證。

（1）鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的選擇。選擇鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件應(yīng)符合以下要求：框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆式或裝配整體式；屋架和屋面大梁宜選用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，但不應(yīng)采用塊體拼裝的后長法構(gòu)件；重級、中級工作制吊車梁宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；腐蝕性等級為強(qiáng)腐蝕、中等腐蝕時、柱截面宜采用實(shí)腹式，不應(yīng)采用腹板開孔的工字形。

（2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施有：控制構(gòu)件的裂縫開裂寬度，增加鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，提高混凝土的密實(shí)度，限制構(gòu)件的最小截面，加強(qiáng)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)和預(yù)埋件的保護(hù)處理等。第一，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫寬度是構(gòu)件防腐蝕的重點(diǎn)之一。構(gòu)件的橫向裂縫寬度對耐久性有一定的影響，寬度過大將導(dǎo)致鋼筋的銹蝕。在不同腐蝕性氣體和不同相對濕度作用下，構(gòu)件裂縫寬度不大于0.2mm，對鋼筋銹蝕基本無影響；腐蝕性等級為弱腐蝕且處于室內(nèi)的一般鋼筋混凝土構(gòu)件，最大裂縫寬度允許值為0.3mm。第二，混凝土對鋼筋的保護(hù)，除需要混凝土的密實(shí)度，還需要一定厚度的保護(hù)層。保護(hù)層厚度若減小1/4，則混凝土中性化層到達(dá)鋼筋表面的時間將縮短一倍。構(gòu)件的保護(hù)層厚度應(yīng)比一般構(gòu)件厚10mm～15mm比較適合。另外，重要部位的鋼筋混凝土構(gòu)件，其混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25；重要部位的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，其混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C35。第三，限制構(gòu)件的最小截面。廠房框架柱的寬度宜大于400mm，主梁的寬度宜選用300mm以上，現(xiàn)澆屋面板的厚度應(yīng)大于70mm。第四，對裝配式構(gòu)件及構(gòu)件之間的連接要科學(xué)。如大型屋面板與屋架或梁的連接節(jié)點(diǎn)、屋架與柱的節(jié)點(diǎn)，這些屬于保證結(jié)構(gòu)整體性的重要構(gòu)件，可以用混凝土或聚合物水泥砂漿包裹。另外，為保證鋼筋混凝土板上、梁上與孔洞的距離、剛度及保護(hù)措施，限制鋼筋混凝土構(gòu)件伸入承重磚墻內(nèi)的最小支承長度以及合理選擇鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的斷面和節(jié)點(diǎn)形式等也是其重要組成部分。第五，根據(jù)我國當(dāng)前情況，防腐蝕廠房的結(jié)構(gòu)形式以采用鋼筋混凝土為宜，而且要使結(jié)構(gòu)布置簡單劃一，構(gòu)件斷面規(guī)格簡化?，F(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)和裝配整體式框架結(jié)構(gòu)耐久性較好，但井式樓蓋等對排除侵蝕性介質(zhì)和敷設(shè)防護(hù)層工作十分不利。從各構(gòu)件的耐久性角度來說，預(yù)應(yīng)力混凝

五、結(jié)束語

化工工廠的車間在生產(chǎn)過程中，由于散發(fā)酸性氣體，使廠房建筑結(jié)構(gòu)遭致不同程度的腐蝕破壞。做好防腐蝕設(shè)計(jì)必須認(rèn)真執(zhí)行有關(guān)規(guī)范，總結(jié)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，吸取新的科研成果，采用新材料，從而達(dá)到技術(shù)先進(jìn)，實(shí)用安全，經(jīng)濟(jì)合理的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]惠云玲，郭永重，李小瑞?；炷两Y(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕機(jī)理、特征及檢測評定方法[J].工業(yè)建筑，2010

[2]王鋒，張艷梅，吳平。鋼筋混凝土煙囪筒身可靠性鑒定與加固[J].低溫建筑技術(shù).2010

[3]朱月志，姚小虎，王德輝，周汝俊?；^(qū)域新型控制方式研究[A].2005中國鋼鐵年會論文集（第2卷）[C].2011

[4]耿虹。火電廠濕法煙氣脫硫后鋼筋混凝土煙囪腐蝕特性的研究與數(shù)值模擬[D].東南大學(xué)，2011