1 引言
水利发电逐渐成为我国南方主要发电方式，水电站建在河水交汇处，河水盐分较大，对冷却塔结构腐蚀性强。为了保证水工结构使用寿命，对其冷却塔等水工结构采取防腐技术措施。选择何种防腐方案取决于工程投资与防腐效果的考虑。影响冷却塔结构锈蚀的因素较多，其防腐主要从两个方面入手：内因提高、抑制外因。提高内因主要是改善钢筋混凝土性能，提升其防腐能力，延长使用寿命。抑制外因主要是在水工结构表面喷涂防腐漆料，降低锈蚀因素影响。文章以新疆乌鲁木齐市A发电厂冷却塔为例研究防腐技术，该水电站设有3个1 200 MW等级超临界燃煤机组与3座冷却塔。冷却塔所处河水水质指标检测数据见表1。
2 水工结构腐蚀机理
水利工程结构腐蚀主要因河水含有少量盐类与氯化物。重点是硫酸盐侵蚀水泥与骨料，氯化物对钢结构与钢构件影响大。新疆乌鲁木齐市A发电厂河水循环冷却水浓缩倍率约达2.25，这样使得水体内盐类与氯化物浓度增长幅度巨大，使得冷却塔的腐蚀环境加剧。冷却水塔混凝土的腐蚀分为两个部分：钢筋腐蚀与混凝土腐蚀。钢筋钝化膜破坏诱发钢筋锈蚀，而钢筋锈蚀导致并不断加剧混凝土结构耐久性退化。冷却塔混凝土的腐蚀影响因素涉及到以下5个方面。
2.1 碳化作用
混凝土呈现碱性，其PH值范围12.30～3.60，钢筋处在碱性环境下构成约50 um厚度的致密共格结构薄膜，将包裹钢筋，不与氧气接触发生化学反应。不仅如此该薄膜还能避免钢筋内部产生腐蚀电流，延长钢筋使用寿命。若水体内的二氧化碳气体渗透入混凝土中，接触内部碱性物质发生化学反应生成碳酸盐与水，从而混凝土碱度减小，该过程为混凝土碳化。
当许多碳酸盐的生成，混凝土碱性环境减弱，趋向于中性环境。若PH值﹥9后，钢筋表面薄膜不断减少，钢筋出现锈蚀现象。
影响混凝土碳化过程的因素涉及面十分广泛，涉及到混凝土质量、密实度、钢筋表面薄膜厚度、水体内二氧化碳浓度等。
2.2 氯离子影响
作为冷却塔钢筋锈蚀的主要因素，氯离子历经扩散、毛细管、渗透，电化学迁移等过程侵入混凝土，对钢筋产生锈蚀。氯离子侵蚀钢筋表面钝化膜使钢筋铁基体暴漏。构成电位差，铁基体充当阳极发生腐蚀，形成腐蚀电流，循环加速钢筋腐蚀。若循环冷却水内氯离子浓度超过0.16%，冷却塔钢筋开始发生锈蚀，并且锈蚀速度与氯离子浓度呈正相关关系。A发电站循环水浓缩河水浓度高达4%，远大于钢筋发生锈蚀的阈值，氯离子侵蚀非常严重。
2.3 硫酸根离子影响
硫酸根离子侵入混凝土和氢氧化钙反应，形成硫酸钙。若硫酸根离子含量超过5 500 mg/L，形成的硫酸钙呈现晶体，其体积变成非晶体状态下的1.25 倍。若硫酸根离子含量处于1 200 mg/L以下水平时，硫酸钙和水泥熟料矿物发生水化铝酸钙作用，形成钙石，其体积增大0.50～1.50倍。大量晶体充斥在混凝土内部，诱使混凝土膨胀或形成裂缝。
2.4 微生物作用
微生物作用其实是酸化影响，水内含有大量硫酸盐菌，经过生长繁殖代谢等过程最终形成硫酸根离子腐蚀。
2.5 冻融循环影响
混凝土以毛细多孔形态存在，受到周围环境温度的影响，混凝土内饱和水不断进行循环：结冰膨胀，融冰收缩。当结冰膨胀时混凝土内部形成张力，诱发混凝土产生裂缝，脱落。总结上述5个方面的影响因素及腐蚀机理，不难得出在众多因素共同作用下冷却塔混凝土腐蚀，其中碳化作用、氯离子侵蚀与硫酸根离子影响是重要因素，碳化与氯离子共同作用大于上述5中影响因素中任何一种作用。
3 混凝土结构防腐研究
虽然冷却水塔腐蚀环境多变，但只要采取合理的防腐措施与技术，可以延缓腐蚀速度，延长结构使用寿命。冷却塔混凝土结构防腐技术大致分为两个部分：基础措施，主要提高内因，选择高性能混凝土或耐硫酸盐混凝土；额外措施，即削弱外因，可选择在混凝土表面涂防腐漆料。
依据前人研究成果及实践效果，在混凝土表面喷涂防腐漆料不仅能够符合冷却塔结构安全与防腐标准，而且能节约资金，具有良好的性价比。除此之外，在混凝土表面喷涂防腐漆料可以简化施工程序，有效避免各种盐类与氯化物，硫酸根离子进入混凝土内部，延缓并避免混凝土破坏与钢筋锈蚀，大大增强混凝土结构的耐久性。
4 混凝土防腐漆料性能
冷却塔长年位于高盐水体中，防腐漆料不仅要很好与混凝土表面粘合，还要具有耐水、耐盐、抗酸碱、防氯离子入侵、抗冲磨与抗老化等能力，并且要保证不与水处理剂发生任何化学反应。冷却塔防腐漆料体系的设计必须选择技术先进可获取的方案，施工简单同时具备多次喷涂。防腐方案必须能够免维修，其试用寿命尽量长。不仅如此，尽量降低运营时期停机维修时间，减少维修资金，提升经济效益。
5 防腐方案确定与可行性分析
5.1 防腐方案确定混凝土表面喷涂防腐漆料依据化学组成划分成无机类与有机类。无机类主要指聚合物水泥砂浆，起到封闭与强化作用。有机类主要指各类聚合物涂装体系。A发电厂共有3台1 200 MW等级超临界燃煤机组，与之对应3座淋水面积达15 000 m2，高度达175.86 m的冷却塔，每个
冷却塔防腐面积约14.70万m2冷却水浓缩倍率达2.25。按照各自的腐蚀难易及水环境，冷却塔表面可划分两个部分：混凝土表湿区，混凝土表干区。具体防腐方案如表2所示。工程预算整理汇总成表3。
5.2 可行性分析
通过表3中数据可知，无机矿物与有机涂料防腐方案资金投入远远高出有机涂料防腐方案。本着资金投入少的原则，A水电站冷却塔混凝土防腐漆料体系选择有机涂料作为防腐漆料。重点从5个方面分析有机涂料能否具有可实施性。
5.2.1 黏着能力
有机防腐漆料体系中的环氧树脂底层漆料遇上固化剂发生反应，生成交联聚合物网络结构。该结构能够与混凝土基材紧密黏着。借助拉开法进行黏着力试验，实测出5个混凝土防腐漆料试验性能，具体数据如表4，黏着力集中在4.25～6.06MPa范围内，符合相关规范规定的1.80 MPa底限值。
5.2.2 耐氯离子渗透能力
依据相关技术规范对5个有机防腐漆料样本进行试验检测漆料耐氯离子渗透性能。在31 d 时检测未发现氯离子侵入。冷却塔混凝土选择喷涂有机防腐漆料30 d混凝土氯离子渗透能力减小97%左右。通过试验可知有机防腐漆料具有很强的耐氯离子渗透性能，避免冷却塔因氯离子侵入造成钢筋与
混凝土锈蚀现象发生。
5.2.3 抗老化能力
对有机防腐漆料依照相关技术规范进行老化试验，经过600 h后完成等级评定，得到体系中A、B、E抗老化能力较高，体系中B与D抗老化能力较低，其中聚氨酯漆料抗老化能力最好。
5.2.4 抗盐能力
对有机防腐漆料依照相关技术规范进行抗盐能力试验，经过150 d后各有机防腐漆料试验样本为出现起皮、起泡现象，均具有较好的抗盐能力
5.2.5 抗碱酸能力
对有机防腐漆料依照相关技术规范进行抗碱酸能力试验，有机漆料成膜快，膜质地紧实，均具有较好的抗碱酸能力。
6 防腐技术应用
依据试验研究，可以选择有机防腐漆料方案应用于冷却塔混凝土结构，并且具有一定的经济效益。2015 年8 月，新疆A 发电厂冷却塔防腐漆料施工结束，经相关质检部门检测，各项指标均达到相应规范要求，2015年11月正式投入运营。2017 年5 月份发电厂停机检修，对冷却塔防腐检测，未
发现异常。
7 结论
为研究冷却塔结构防腐技术，选取新疆A水电厂3个冷却塔为研究对象。冷却塔结构发生锈蚀主要受到碳化作用、氯离子、硫酸根离子、微生物、冻融循环等5方面影响，并分析各自具体影响机理。针对上述5个影响因素，经过工程预算最终确定选择有机物防腐漆料方案。为了探究该防腐方案能否在工程实践中应用，分别从5个影响因素入手分析，验证方案可行性。工程实践检测防腐效果良好，为水利工程中钢筋混凝土结构防腐技术提供了参考。
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