北京琦正德科技有限责任公司-ag凯发k8国际

刘仁龙¹， 梁龙²，潘和平³ ，张宏伟⁴，杨景峰⁴

（1.华能大庆发电有限公司 黑龙江大庆163815；2.北京琦正德科技有限责任公司 北京102600； 3.中国能源建设集团黑龙省电力设计院有限公司 黑龙江哈尔滨 150078,4东北电业管理局烟塔工程公司

辽宁锦州121011）

摘  要：抗冻性是冻融剥蚀混凝土表面薄壁维修的技术难点。结合大庆华能热电厂冷却塔维修项目，从室内试验到工程应用，成功将混凝土薄壁维修砂浆的抗冻性问题得到解决，抗冻等级最高达到f1000次冻融循环不分离、不剥落。该项目的开展为混凝土薄壁抗冻维修提供了宝贵的经验。

关键词：冷却塔；混凝土；抗冻性；薄壁维修；冻融剥蚀

application of anti-freeze-thaw denudation thin-walled repair mortar in

daqing huaneng thermal power plant

abstract:freezing resistance is the technical difficulty of thin-walled maintenance on the surface of freeze-thaw and denudation concrete.combined with daqing huaneng thermal power plant cooling tower maintenance project,from indoor testing to engineering applications,the problem of frost resistance of concrete thin-walled maintenance mortar was solved successfully.the highest level of frost resistance reached f1000!the development of this project provides valuable experience for concrete thin-walled anti-freezing maintenance.

key words:cooling tower  concrete   anti-freezing  thin-walled maintenance free-thaw denudation

1. 引言

    

    华能大庆热电有限公司，位于黑龙江省大庆市，经过三个冬季的运行，冷却塔部分混凝土表面出现剥蚀现象，剥蚀深度从1mm到10mm不等。其特点是水泥砂浆剥落，粗骨料外露，属明显的混凝土冻融剥蚀特点。

    初期混凝土冻融剥蚀，只是表面砂浆层的剥落，因为缺乏了表层致密的砂浆层的保护，使得混凝土表层结构变得更加疏松，混凝土吸水率和孔隙率皆快速增加，如不加以制止，这种劣化的速度会加速发展，直至混凝土强度的丧失，危及整个建筑结构的运行安全。

传统的修复方法是在混凝土表面涂刷氯磺化聚氯乙烯防腐涂料或环氧防腐涂层等。但实践证明，单纯的涂刷防腐涂料不能从根本上解决混凝土冻融剥蚀问题！哈尔滨某电厂、鹤岗某电厂、双鸭山某电厂、抚顺某电厂等三北地区大部分热力发电厂，每隔几年就涂刷一遍防腐涂料，但结果是混凝土冻融剥蚀问题依然严重，有的冷却塔塔壁甚至出现渗漏现象，钢筋锈蚀加重，混凝土大块剥落…不但浪费财力，更严重影响了建筑结构的安全运行！ 

为什么会出现这样的问题？在冷却塔的防水防腐中存在一个认识上的误区：把防腐与抗冻混混为一谈，认为防腐就包含抗冻。其实防腐与抗冻是针对混凝土耐久性保护的两个不同的概念，其机理不同，对材料的要求也不同。防腐重点是要求涂料具有防酸、碱、盐等抗腐蚀能力，而抗冻是要求能提高混凝土抗冻融剥蚀能力。涂料的防腐能力合格不代表其抗冻能力合格！三北地区由于严寒的环境特点，混凝土冻融剥蚀是混凝土耐久性失效的主要原因，因此提高混凝土抗冻性比混凝土防腐更为重要。

而传统的防腐涂料没有关于提高混凝土抗冻融剥蚀能力的数据和依据。防腐涂料自身是否具有抗冻性？涂刷到混凝土表面是否有效提高混凝土抗冻性等问题得不到解决，以防腐来代替抗冻是造成材料选择上的严重误区，这也是造成冷却塔混凝土修复失败的主要原因。

1. 大庆华能热电厂冷却塔修复方案设计

    

   大庆华能热电厂冷却塔混凝土冻融剥蚀面修复，拟先采用聚合物防冻砂浆进行表面修复，然后在砂浆表面涂刷混凝土抗冻融防剥蚀涂料作为提高混凝土抗冻性双层保护手段。这么设计的原因有两方面：一方面，砂浆面层保护了混凝土冻融剥蚀面，抗冻涂料更进一步提高了修复砂浆的抗冻等级，达到双层保护的效果。另一方面掩盖了原先混凝土冻融剥蚀留下的坑坑洼洼的痕迹，使整体维修效果更加美观。

   如果用砂浆对混凝土冻融剥蚀面进行修复，砂浆修复保护层厚度不到1cm。不到1cm的砂浆修复层能否经受得住严寒地区的冻害？不到1cm的砂浆修复层能否在冻害条件下不剥落是砂浆薄壁维修的技术难点。因为小于1cm的薄壁砂浆更易达到饱和吸水状态，砂浆含水率越高，抗冻性越差。薄壁修复的难点之二在于修复层与基层混凝土的粘结强度。如果粘结界面强度不够，冻融破坏会在新旧混凝土结合薄弱处首先发生作用，造成修复层的整体脱落。

   在与设计院和相关材料专家学者共同研究的情况下，我们制定了薄壁修复抗冻砂浆的研究课题，以期解决困扰寒冷地区冷却塔混凝土冻融剥蚀修复难题。

    

   2.1室内试验研究

    

   2.1.1材料的选择

     实验用抗冻修复砂浆和界面剂型号为：砼益佳-u585，抗冻涂料型号为：砼益佳-u587。

    2.1.2.试验方案制定

1. 选取一组已经冻融剥蚀的混凝土抗冻试件作为试验对象。

2. 为使修复后的试件顺利放进冻融试验用的橡胶桶内，切除试件两侧厚度各1cm，只保留两个剥蚀面。

3. 其中一个剥蚀面只涂刷界面剂，另外一个剥蚀面涂刷界面剂和修补砂浆（界面剂和修补砂浆均由抗冻砂浆母料砼益佳-u585调配）见图1测试试件制备。目的是分别检验界面剂和界面剂加修复砂浆在冻融条件下的粘结效果，会否随着冻融的加深而从混凝土表面剥落。

4. 修复后的试件标准养护28天，取出后，干燥两天，其中两个试件涂刷混凝土抗冻防剥蚀涂料：砼益佳—u587，另外一个不涂刷。

5. 刷完涂料7天后，泡水48小时，进行抗冻测试，测试方法为快冻法。

图1 测试试件制备

2.1.3试验数据

  涂刷抗冻涂料与未涂刷抗冻涂料混凝土质量损失率测试结果对比见表1，混凝土动弹性模量损失率测试结果对比见表2，混凝土动弹性模量损失率趋势对比见图2

表1 混凝土质量损失率

concrete quality loss rate

表2 混凝土动弹性模量损失率

loss rate of dynamic elastic modulus of concrete

 图2 涂刷抗冻涂料与未涂刷抗冻涂料混凝土动弹性模量损失率趋势对比图

2.1.4试验数据分析：

（1）未涂刷抗冻涂料的抗冻试件，在冻融循环150次时，混凝土出现冻酥破损现象，冻害是从切割的光滑面开始的。但即使出现严重的剥蚀现象，涂刷界面剂的一侧和界面剂加修复砂浆的一侧，并未出现修复层剥落现象，说明界面剂和砂浆即使在混凝土发生冻融剥蚀的情况下仍未与混凝土发生剥离，优于混凝土自身的抗冻性。未涂刷抗冻涂料的混凝土在f150次冻融循环试验效果见图3

1. 涂刷抗冻涂料的混凝土试件，在抗冻等级达到f1000次时，质量损失率几乎为零。见图4。观察发现，无论是混凝土切割面，界面剂涂刷面还是砂浆修复面都未出现任何开裂剥蚀痕迹。说明抗冻涂料在提高修复砂浆抗冻性的辅助作用明显。

    

    

   图3 未涂刷抗冻涂料混凝土冻融循环f150次试验图片

    

    

    

   

   图4 涂刷抗冻涂料混凝土冻融循环f1000次试验图片

   2.2实际工程应用

   为检验试验数据对于真实工程的应用效果，2018年，我们在厂区的冷却塔冻融剥蚀的梁柱上做了实际应用检测，具体工艺流程及经过一个冬季运行效果对比见图5-图10：

    

    

    

            

    

    

               图5表面清理                                  图6 涂刷界面剂  

               

     

                 图7修复砂浆施工                                       图8固化养护               

                 

         

                    图9 涂刷抗冻涂料                            图10 经历一个冬季运行效果

   
   

      经过一个冬季的冻融循环，冷却塔淋水柱的修复砂浆虽然只有不到1cm的厚度，但没有出现任何剥落痕迹，砂浆修复表面光滑，没有任何冻融剥蚀现象，工程应用效果与试验数据一致。

   3.结论：

     

     冻融剥蚀是寒区冷却塔混凝土破坏的主要原因，传统的修复防腐材料虽然在防腐方面性能突出，但却不能解决混凝土冻融剥蚀的问题。抗冻砂浆和抗冻涂料的结合应用，即使在薄壁修复的抗冻融难题方面，发挥了良好的作用，为寒区冷却塔抗冻融剥蚀的修复提供了新的思路和有效的k8凯发天生赢家的解决方案。

    

    

    

    

   作者简介：

   梁龙（1976-），无机非金属材料专业，学士学位，研究方向：寒区混凝土冻融剥蚀问题研究与解决。

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