淺談某軋鋼廠鋼筋混凝土煙囪可靠性鑒定及加固

肖慧

安陽鋼鐵股份有限公司 河南 安陽 455004

引言

對于軋鋼廠加熱爐，煙囪是其工藝中重要的組成部分。但在長期使用的過程中，致使煙囪不同程度地出現(xiàn)材料老化、裂縫等現(xiàn)象，不僅影響企業(yè)的生產(chǎn)，還影響周圍建筑物的安全?？紤]到企業(yè)的使用需求，對煙囪進(jìn)行可靠性鑒定，并對存在的問題進(jìn)行加固處理方案，以確保煙囪的安全可靠運(yùn)行。

1 工程概況

某軋鋼廠煙囪建于1980年，結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，用于該軋鋼廠加熱爐排煙使用，煙囪高度為40m，底部±0.000m 標(biāo)高處外徑為5.000m，頂部加強(qiáng)環(huán)外徑為3.600m，煙囪混凝土壁厚為160mm～190mm（環(huán)梁以上），煙道內(nèi)底面標(biāo)高為-3.000m，在4.180m 及13.600m 標(biāo)高設(shè)有簡易鋼平臺。

隨著使用年限的增長，并且長期受到高溫、腐蝕、風(fēng)化等因素作用，煙囪筒身出現(xiàn)多處裂縫，該廠于1997年對煙囪筒身采用鋼帶進(jìn)行了包箍加固。由于近幾年該軋鋼廠生產(chǎn)不穩(wěn)定，經(jīng)常性的停車待料，加熱爐也隨之停用、使用，使煙囪處于干濕交替、冷熱變化的運(yùn)行工況。經(jīng)過業(yè)主對煙囪原有裂縫的觀察，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)筒身表面縱向裂縫寬度成擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，裂縫局部出現(xiàn)斑剝、脫落現(xiàn)象。因此，需要對此煙囪進(jìn)行可靠性鑒定，并進(jìn)行相應(yīng)的加固處理，為保證煙囪及加熱爐系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行[1]。

2 現(xiàn)場檢查及檢測情況

根據(jù)我國現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，專業(yè)檢測單位對該煙囪地基基礎(chǔ)、筒壁、隔熱層、附屬設(shè)施及內(nèi)襯進(jìn)行現(xiàn)場檢測，主要檢測結(jié)果如下：

（1）煙囪主要外觀缺陷有：①內(nèi)壁疑似磚模表面龜裂、砌體開裂、灰縫不飽滿；②內(nèi)部耐火磚筒體明顯歪斜，局部磚塊脫落、鼓包、垮塌、開裂；③混凝土筒壁外表面多處麻面、骨料外露；④附屬鋼爬梯表面銹蝕；⑤煙囪外壁涂層明顯脫落；⑥煙囪頂部加強(qiáng)環(huán)混凝土酥松、開裂明顯、骨料外露；⑦混凝土筒壁內(nèi)側(cè)局部破損、露筋、鋼筋變形；⑧混凝土筒壁有42條豎向裂縫、4條環(huán)向裂縫，1條斜向裂縫，裂縫總長為189.6m，最大縫寬為12.00mm，其中9條裂縫為貫穿性裂縫；⑨筒壁局部表面龜裂、網(wǎng)狀開裂。

（2）抽檢煙囪筒壁的混凝土碳化深度測試值為52.00～54.00mm，平均深度為53.00mm，大于煙囪筒壁鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度平均值38.00mm，混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用，現(xiàn)場開鑿發(fā)現(xiàn)，煙囪外層豎向鋼筋表面存在輕微銹蝕[2]。

（3）抽檢筒壁外表面的環(huán)向鋼筋配置在豎向鋼筋內(nèi)側(cè)，不滿足相關(guān)規(guī)范要求；抽檢筒壁外表面豎向鋼筋銹蝕后剩余直徑為16mm、環(huán)向鋼筋銹蝕后剩余直徑為6mm，環(huán)向鋼筋直徑不滿足相關(guān)規(guī)范要求；煙囪36m、23m、15m、3m 標(biāo)高附近，抽檢筒壁外表面豎向鋼筋的環(huán)向間距平均值依次為226mm、234mm、231mm、217mm，環(huán)向鋼筋的豎向間距平均值依次為220mm、219mm、233mm、210mm，環(huán)向鋼筋間距不滿足相關(guān)規(guī)范的要求；抽檢筒壁外表面鋼筋的混凝土保護(hù)厚度值為16mm～56mm，平均值為38mm。

（4）煙囪筒壁抽檢外表面豎向鋼筋，鋼筋發(fā)生銹蝕的概率大于90%，現(xiàn)場開鑿發(fā)現(xiàn)，煙囪筒壁外表面豎向鋼筋表面存在輕微銹蝕。

（5）煙囪5m～38m 標(biāo)高范圍整體傾斜率為2.4‰，傾斜方向為東北方向，傾斜率小于相關(guān)規(guī)范中基礎(chǔ)傾斜允許值6‰的要求。

3 可靠性鑒定評級

根據(jù)相關(guān)規(guī)定和規(guī)范要求，檢測單位對此煙囪進(jìn)行了承載能力極限狀態(tài)下水平截面驗算和正常使用極限狀態(tài)計算，最終，按照地基基礎(chǔ)、筒壁及支承結(jié)構(gòu)、內(nèi)襯與隔熱層、附屬設(shè)施等進(jìn)行可靠性鑒定評級。

煙囪的地基基礎(chǔ)可靠性等級評為B級，筒壁及支承結(jié)構(gòu)的可靠性等級評為D級，內(nèi)襯與隔熱層的可靠性等級評為C級，附屬設(shè)施的可靠性等級評為B級，腐蝕性等級評為B級。

煙囪鑒定單元的可靠性等級，應(yīng)按地基基礎(chǔ)、筒壁及支承結(jié)構(gòu)、內(nèi)襯與隔熱層三個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中可靠性等級的最低等級確定。根據(jù)評定結(jié)果，煙囪鑒定單元的可靠性等級評為四級，嚴(yán)重不符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，已嚴(yán)重影響整體安全，必須立即采取措施[3]。

4 加固修復(fù)施工

業(yè)主按照煙囪加固方案及圖紙，對煙囪進(jìn)行了加固修復(fù)施工。

（1）增設(shè)包箍鋼帶加固，滿足筒壁承載力要求。先拆除煙囪筒壁原有剛度較低包箍，根據(jù)加固設(shè)計圖紙，在煙囪筒壁新增包箍鋼帶：環(huán)向鋼帶66道，縱向鋼帶26道；化學(xué)錨栓固定環(huán)向包箍鋼帶，環(huán)向包箍鋼帶與煙囪筒壁接觸孔隙處用高強(qiáng)灌漿料填縫，提高筒壁結(jié)構(gòu)剛度。鋼帶表面除銹防腐。

（2）煙囪筒壁裂縫處理。貫通裂縫，清理完成后，在側(cè)壁一側(cè)采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行封堵，然后鑿v型槽、清理、埋設(shè)灌漿嘴、配置漿液、灌漿。待縫內(nèi)漿液達(dá)到初凝而不外流時，拆下灌漿嘴，涂抹環(huán)氧樹脂膠泥封縫。普通裂縫，清理干凈后，用環(huán)氧樹脂膠泥進(jìn)行涂抹封縫。封縫后，進(jìn)行壓氣試漏，檢查封閉效果，確保密封不漏。

（3）煙囪頂部加強(qiáng)環(huán)處理。將煙囪頂部加強(qiáng)環(huán)開裂、疏松的混凝土全部鑿除，鑿除至混凝土堅硬部分并清潔干凈，經(jīng)灑水浸潤后采用聚合物砂漿進(jìn)行修復(fù)。

（4）煙囪筒壁外部修復(fù)。煙囪外壁麻面、骨料外露、龜裂、網(wǎng)狀開裂等部位進(jìn)行耐久性修復(fù)。對于露筋、鋼筋銹蝕等現(xiàn)場，先清除鋼筋周邊破損混凝土，對鋼筋進(jìn)行除銹和清潔處理，再采用聚合物砂漿進(jìn)行修復(fù)。①煙囪筒身外壁修復(fù)完成后，最后涂刷混凝土界面保護(hù)劑。②煙囪爬梯增設(shè)護(hù)籠，同原有鋼平臺及鋼爬梯先進(jìn)行表面除銹，然后進(jìn)行涂裝防腐處理。③煙囪內(nèi)壁麻面、骨料外露、龜裂、網(wǎng)狀開裂等部位，按照鑿除、清潔、灑水浸潤、涂抹聚合物砂漿進(jìn)行耐久性修復(fù)。④煙囪內(nèi)襯及隔熱層修復(fù)。拆除煙囪內(nèi)原有耐火磚內(nèi)襯；按照加固設(shè)計圖紙，重新砌筑普通黏土磚內(nèi)襯，并設(shè)置礦渣棉隔熱層。

5 結(jié)束語

該軋鋼廠根據(jù)鑒定報告與加固方案，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，先后分兩次對該煙囪進(jìn)行了加固修復(fù)施工，消除了煙囪的安全隱患，為安全生產(chǎn)提供了有力保障。