维普资讯 http://www.cqvip.com 科技信息 Ｏ建筑与工程０ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００７年第２３期 采用耐酸胶泥和耐酸对硫酸塔和气管道渗漏的修复 刘 伟 （襄樊市城市规划设计研究院湖北襄樊４４１００３） 摘要：介绍优选修复报废硫酸塔设备和耐酸管道的材料，配合比，施工工艺，注意事项及其修复运行后的现状和经济效益。 关键词：硫酸塔；管道；胶泥；混凝土 某厂当时新建的钢外壳内衬耐酸瓷砖的硫酸干、吸两塔（２× ３．６ｘ 配比（重量比）为： １１．５ｍ），由于诸多原因，投产运行仅一年后，其内衬耐酸瓷砖面上和砌 缝上遍布了形态各异的蜂窝状凹陷洞孔、裂纹，有的甚至渗蚀到钢外 壳穿孔：同时在干燥塔进气管道上也有大面积的腐蚀穿孔。由于渗酸、 漏气严重，造成设备腐蚀、资源浪费、环境污染，被迫停产。厂方不愿废 弃这两台投资大，建设周期长的大型设备，委托襄樊市城市规划设计 研究院，能否在短期内尝试用能耐酸、耐水、耐温、耐磨的耐酸胶泥（下 简称胶泥）和耐酸混凝土（下简称砼）对其进行修复。 １．修复前期的准备工作： １．１对明显已腐蚀部位的清查处理： 用机械方法将在塔内、外壁和管道上已明显腐蚀的孔、洞部位上 附着的酸泥、硫酸盐等垢物凿铲、清净，且将穿孔的钢外壳割挖掉，焊 接上新制作的钢外壳，并在其上适当处予留两小孔。 １．２对隐蔽已腐蚀部位的清查处理： 持２０倍放大镜对塔内壁和进气管道内的不明显，确已腐蚀、渗漏 的砌缝、裂纹清查记印，进行彻底通掏、凿铲干净，且将其凿磨成ｖ型 缝纹。 ｌ＿３洗、吹已被凿铲清洁后的腐蚀洞孔、穿孔和ｖ型部位（下简称 修补位）。 依次采用０．１ＭＰａ压力的碱水，清水和０．３ＭＰａ的压缩空气对其修 补位进行反复冲洗和吹洗后，再用干净的干棉纱将其擦拭干净。 １．４烘烤经上述方法处理的修补位（因冬季施工） 向修补位吹送２５℃以上的热风，烘烤７２ｈ后将其封闭待修补。 ２．优选修补干吸塔内，修补位胶泥的材料及其配比： ２．１填充料的优选： 填充料是修补胶泥的主要材料，要求其耐酸度和粉碎细度高。粒 度越细，干燥后的孔隙就越小，酸的渗透性也就越小，我们选择了矿渣 硅酸盐水泥作为填充料 ２．２胶合剂的优选： 胶合剂是将干燥的填充料和凝固剂均匀粘合成一体的物质。我们 选用系数（也是模数，是二氧化硅的分子数与碱金属氧化物的分子数 的比值）２．６－２．９，比重为１．３６—１．４５（根据现场施工要求决定）的钠水玻 璃（Ｎａ２０＋ｎＳｉＯ￣ｍＨ２０）作为胶合剂。 ２．３加速凝固剂的优选： 为使胶泥快速凝固，必须添加快速凝固剂，它须具备既能加速胶 泥的凝固，也能加快水玻璃分解的性能，我们选用了白色的纯度≥ ９８％，粒度能通过１７００￣Ｌ／ｃｍ ，几乎完全干燥的氟硅酸钠（Ｎａ ｉＦ ）作 为加速凝固剂。 ２．４胶泥材料配比的优选及其反应机理： 填充料中添加的胶合剂不能过多，否则过多的水玻璃会带人过量 的水份。不但使修补胶泥在干燥过程中产生新的龟裂，还会增加凝结 胶泥的孔隙率和渗透性；若加得太少了，则胶泥的流动性差，凝结快， 不易施工，影响施工质量。同样，胶泥中的凝固剂也不能加得太多．否 则，因无机酸与析出的氟化 用生成氢氟酸，它与二氧化硅作用生 成气态的四氟化硅，反应式如下： ＮａＦ＋ＨＲ￣ＨＦ＋ＮａＦ（式中的Ｒ为无机酸根） ＳｉＯ２＋４ＨＦ－￣．－ＳｉＦ４ Ｔ＋２Ｈ２０ 这时，使胶泥的气孔增加，无机酸的渗透性增大，机械强度也随之 降低，若凝固剂加得太少，则胶泥中产生的游离碱不能很好地被中和 而使抗水性降低，机械强度减少，硬化过程变慢 所以，胶泥中的水玻璃（Ｎａ２ＳｉＯ３）及氟硅酸钠（ＮａＺｉ ）必须有严格 的配比，我们现场使用矿渣硅酸盐水泥作为填充料时，胶泥的优选的 矿渣硅酸盐水泥：钠水玻璃（模数２．７比重１．３６）：氟硅酸钠（纯 度＞１９８％．１７００－ｆＬ／￣２）＝１００：４８：４ 其反应机理如下： ２Ｎａ２Ｓｉ０ Ｎａ２ＳｉＦ ６Ｈ２０：＝ ６ＮａＦ＋３ｓｉ（０Ｈ）４ 同时，伴有钠水玻璃（Ｎａ￣ｉＯ，）和氟硅酸钠（ＮａＺｉＦ６）的水解以及氟 化氢（ＨＦ）与游离碱（ＮａＯＨ）的相互作用，其反应机理如下： ＮａＳｉ０ ４Ｈ２Ｏ．￣＿＿２ＮａＦ＋４ＨＦ＋Ｓｉ（ＯＨ）４ ＮａｍＳｉＯ２＋（２ｎ＋１）Ｈ２０ ＝１２Ｎａ０Ｈ＋ｎｓｉ（０Ｈ）４ ＮａＯＨ＋Ｈ￣ＮａＦ＋Ｈ２０ 随着硅胶【Ｓｉ（ＯＨ）４］的析出，且转化为二氧化硅（ＳｉＯ ），加上氟盐的 折出，胶泥逐渐硬化。 ３．优选修复干燥塔进气管修补位的砼的材料及其配比： ３，１填充料、胶合剂、凝固剂的优选： 仍以矿渣硅酸盐水泥、钠水玻璃、氟硅酸钠分别作砼的填充料、胶 合剂、凝固剂，其质量要求与２．１—２．３所述要求一致。 ３．２骨料的优选： 以洁净干燥，耐酸度≥９８％，粒度为１－１２ｒａｍ的石英砂为骨料 ３．３砼的优选配比： ＼材料质量 矿渣 氟硅酸钠 ＼ 硅酸 耐酸度≥ 钠水玻璃 石英砂ｍｍ ＼ 盐水 ９８％ 模数２．６—２．９ 重量％＼ 泥 １７００孔，Ｌ邗 比重１．３６—１．４５ １—２ ３．７ ７—１２ Ｗ ２６－３ ２．１ １３．７ ３１．６ １９．５ ６．８ ４．用胶泥和砼修复修补位的施工操作程序及其注意事宜： ４．１用胶泥修复干、吸塔修补位的施工操作程序及其注意事宜： 将符合２的材料质量和配比要求的耐酸水泥与氟硅酸钠置于搪 瓷盆中充分搅拌均匀，且在盆中间做一个凹形，再加入相应的水玻璃， 搅拌均匀（如所用为使用过的盆，应将剩下凝结于盆四周壁的胶泥清 除干净之后方可使用）。 ４．１、１修复干、吸塔修补位的具体施工操作： 将调制好的胶泥即时置于胶泥压枪中（推挤压力为０ １Ｍｐａ）．转 动手柄，将胶泥压入待修复的修补位上．直至胶泥从予留孔中溢出．且 使胶泥凸面高出钢外壳壁或塔内壁修补位面约２ｍｍ．稳压０．ＩＭｐａ约 １分钟后，取下压枪，约２４ｈ后（待余水排出）再将小 Ｌ封焊。 ４．１．２修复干、吸塔修补位施工中应注意的事宜： 在前期１－２的予处理过程中，一定要认真仔细．保证工程质量，胶 泥在调制和施工过程中的温度要保持在ｌ５℃以上，避免产生温度骤变 及局部过热现象。每次调制的胶泥量应以１５ｍｉｎ之内用完为好。胶泥 （砼）按２，３的要求均混，材料均应一次加入，不允许中途添加，不能将 新旧胶泥（砼）掺杂使用，也不允许因胶泥初凝或表面硬化，而再涂抹 水玻璃。在整个施工过程中，严防酸、水、湿气对修补位的浸入．且严防 重力振打。 ４．１．３修复工程的后期处理 将温度不低于２０℃的热空气以鼓风的形式吹向被修复后的修补 位，使胶泥（砼）干燥，７２ｈ后达到彻底凝固，其间要避免有局部过热或 温度骤变现象。然后再进行酸化处理，每隔８ｈ用‘＿）（Ｈ２ＳＯ４）：３０～５０％ 的硫酸涂刷到已凝固的胶泥上，共涂刷三次，其反应机理如下： Ｈ２ＳＯ４＋Ｎａ２ＳｉＯ３＋Ｈ２Ｏ—，Ｎａ２Ｓ ＋Ｓｉ（０Ｈ）４ 使过量的水玻璃迅速分解，生成坚硬的硫酸盐和二氧化硅．达到 提高了胶泥的防水性能和坚硬、耐磨强度等级的目的。（下转第１６５页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 科技信息 。建筑与工程Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００７年第２３期 围是１３０ｏＣ一１５０ｏＣ，其最终碾压温度不低于ｌ１Ｏ℃。． 贵意见。 ＳＢＳ沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行：按照“紧跟、慢 参考文献 压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压，压路机必须紧跟摊铺机的后 面，只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果，压实速度控制在４— ［１］公路工程沥青及沥青混合料试验规程ＪｒｒＪ０５２—２０００．北京：人民交 ５ｋｍ／ｈ。碾压速度均衡，倒退时关闭振动．方向要逐渐地改变，不许拧着 通出版社．２０００． 弯行走，对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压，消除碾压接头轮 ［２］吕伟民．沥青混合料设计原理与方法．上海同济大学出版社，２０００ 迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、左右移动位置，突然刹 年出版．车或停车休息。通过王兰高速第一、二合同段ＳＢＳ沥青试验段，确定 ［３］公路沥青路面施工技术规范（ＪＴＧＦ４０—２００４）．北京人民交通出版 的压实工艺为ＤＤ１１０或ＤＤ１３０压路机２—３档各碾压３遍，即初压ｌ 社，１９９４年出版． 遍，高频低幅振动碾压２遍，终压２遍。特别注意：施工时若发现压路 ［４］于本信《怎样修好沥青混凝土路面》。北京人民交通出版社，２００５ 机粘轮时，用洗衣粉水较好。 年出版． ７．ＳＢＳ沥青混合料的质量控制 对于沥青面层混合料，现场的压 实效果应采用空隙率和压实度双向控制。空隙率计算所需的最大理论 作者简介：谢超，男，现年三十，湖北江汉油田人，１９９６年毕业湖 密度以每天实测为准．测试按照“沥青路面混合料最大相对密度试验 北经济管理大学，后在河南万里路桥工程有限公司工作。现任河南万 （真空法）（Ｉ＂０７１１－１９９３）”进行。现场沥青混合料空隙率为３％一６％。表 里路桥试验检测有限公司和河南大同路桥技术咨询有限公司副总经 面层沥青混合料压实度的检验，以实测芯样为准。 理。 五、结束语 徐伟杰，女，现年３０岁，河南省许昌市人，１９９６年毕业于湖北黄 随着ＳＢＳ改性沥青在我国的进一步推广，必将在我国的道路建设 岗工校后一直在河南万里路桥工程有限公司从事试验检测工作 经过 中发挥重要作用，希望通过以上对ＳＢＳ改性沥青在生产施工中应注意 多年的工作积累了丰富的实践和理论经验。的施工技术要求，对大家有所帮助，以上不足之处，望各位同仁提出宝 （上接第１Ｏ４页）管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力 主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此 理论早在六十年代就已被国际上所确认。 说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。 （２）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使 混凝土用水量减少２５％ 从温度应力观点出发．保温应达到下述要求： １）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。 ２）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不 ３）防止老混凝土过冷．以减少新老混凝土问的约束。 混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到 两个方面的效果．一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止 （３）水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的 增加骨料用量来补充。 （４）减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉 缩变形。 混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少１５％的水泥用量，其体积用 低于混凝土使用期的稳定温度。 有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行。以期达到设计 （６）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土 的强度和抗裂能力。抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强 适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保 度，大幅提高混凝土的抗裂性能。 湿的效果 从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的 （７）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗 碳化性．减少碳化收缩。 要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水 （５）提高水泥浆与骨料的粘结力。提高的混凝土抗裂性能。 （８）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速 泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝 土浇筑后的最初几天是养护的关键时期．在施工中应切实重视起来。 水化放热基础上．避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。 （９）掺外加剂混凝土和易性好。表面易摸平，形成微膜，减少水分 蒸发，减少干燥收缩。 ５．结束语 以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践 许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，我们在工程 上的初步探讨，虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同 实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条 的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实 件，可能会更加简捷、经济。 践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较， 出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是 ４．混凝土的早期养护 实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其 完全可以避免的。 （上接第７０页） ５．效果 此项修复工程，仅耗资５万元，工期３０ｄ，就将两座按设计投资需 ４．２用砼修复干燥塔进气管道修补位的施工操作及其注意事宜： ４．２．１砼的制备： １４０万元，建设周期需７个月因腐蚀，严重泄漏，无法生产运行的、报 将符合３所示材料质量和配比要求的耐酸水泥，氟硅酸钠和石英 废的大型化工设备修复如新。自修复后，生产运行至今七年来，从未发 砂在干净、干燥处搅拌均匀，再加入定量的钠水玻璃后，一定充分搅拌 生因其渗酸、漏气而造成停产的事故，若推荐该修复技术，对一些厂、 均匀，成湿砼，待用。 矿企业类似报废的设备，管道的整修、防腐、挖潜无疑不失是一条多、 ４．２．２模具的备制及施工： 快、好、省的途径。 将双层钢制园管型模具（上、下各予留浇注孔和溢流孔各１个）放 置在须予浇注的位置上，迅速将先备好的湿砼从浇注孔注入，进行一 参考文献 次性整体浇注，同时轻微通、振，直至下溢 Ｌ出浆，浇注全过程最好在 ［１］邓荣立．硫酸工厂塔设备耐酸砖衬里的施工，化学工业出版社１９５９年 ３０ｍｉｎ内完成，２４ｈ后可拆去内模，再用２制备的胶泥对其内表面进行 次性涂刷，其涂刷厚度≤３ｍｍ，再采用４．１．３的修复工程后期的处理 一作者简介：刘伟，男，汉族，１９７０年２月１１号，工程师，从事建筑结 构设计１７年。 方法进行处理，随后封焊予留 Ｌ。 １６５