受腐蚀钢筋混凝土化工厂房的维修与加固研究

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第13期   作者:王辉
[导读] 摘要:在本文中,笔者对某钢筋混凝土化工厂的厂房构建受力以及现场进行了研究,对手扶式的混凝土结构和构建可靠性进行了合理科学评价,并根据上述研究提出了在无明火和不停产情况下对厂房进行加固和维修的方案。
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        摘要:在本文中,笔者对某钢筋混凝土化工厂的厂房构建受力以及现场进行了研究,对手扶式的混凝土结构和构建可靠性进行了合理科学评价,并根据上述研究提出了在无明火和不停产情况下对厂房进行加固和维修的方案。
        关键词:腐蚀;氯离子;钢筋混凝土;厂房加固维修
        一、工程概况
        该化工厂厂房为钢筋混凝土结构,分两次构建而成,东部厂房共计42平方米,构建于1969年,西部厂房共计49平方米,于1976年构建。二十多年来,因为钢筋混凝土的自身结构一直被诸如氢气、盐酸、盐水、氢氧化钠等化学介质所影响,因而构件被严重腐蚀。不仅外观上看混凝土被剥落,而且钢筋锈蚀严重,很多钢筋不仅裸露在外,而且外面裹有一层铁锈。车间之内有氢气漏出,一旦出现坍塌等事故,其后果难以想象。因此,需要在确保没有明火和不停产的情况下,对该厂房进行维修和加固。
        二、对结构的检测
        经过研究得知,该车间是将盐水当作原料并借助电解工艺来生产氢气、氯气以及氢氧化钠的车间。在检测之时发现有氯气、氢气以及氢氧化钠的泄露情况,该类化学借助会一定程度的腐蚀钢筋和混凝土,从而导致构件外层的混凝土被剥落,构件的延性显著降低,混凝土和钢筋黏性严重损害,混凝土轻度受损等情况,严重影响结构和构件的质量和安全。下面,笔者对测试中各部位破损情况做简要说明,具体内容如下:
        (一)天窗框架
        众所周知,天窗为排气的必经道路,又是身处厂房至高部位,在气流拐角和死角等处会存留有害介质。经过检验得知,天窗的框架横梁的下部很多地方的混凝土存在完全剥离情况,钢筋被暴露在外面,其表面有厚约5毫米的铁锈。在将铁锈除去后,通过游标卡尺来测量得知,钢筋的直径是13毫米,其横截面积有34%的损失,鉴于该次测量为抽样量测,所以极有可能存在更严重的锈蚀。
        (二)屋面梁
        绝大多数的屋面梁不会存在严重腐蚀,经检测,唯有少数的屋面梁被严重腐蚀,并呈现出保护层严重脱落和钢筋裸露于外的情况。此外,极个别的屋面梁有宽约3至5毫米的裂缝。尽管混凝土保护层没有脱落,不过自裂缝的宽度看,钢筋的腐蚀应该较为严重。
        (三)屋面板
        经过检测得知,屋面板普遍被腐蚀,且腐蚀的程度存在一定区别。被腐蚀最为严重的是下部受力区域,其混凝土的保护层尽数脱落,钢筋受到严重的锈蚀,有些屋面板还存在一定程度的裂缝,且肋处的混凝土保护层也几近脱落,钢筋也受到很严重的锈蚀。
        (四)钢筋混凝土柱
        经过调查研究得知,绝大多数的混凝土柱子都保存较好,虽说有的被腐蚀,也只是表面出现细小裂缝,混凝土的局部出现脱落,不会对承载力构成影响。此外,只有一根柱子被严重腐蚀,牛腿之上区域的上柱西侧的混凝土全部脱落,钢筋被严重腐蚀,下柱区域存在宽约5毫米左右的裂缝。
        三、对结构进行加固和维修的方案
        经过研究分析得知,所有的天窗架都存在不安全性,天窗架的承载力比之前下降了35%至50%。此外,纵向承重的天窗依然无法确保其自身安全性,假如说将旧的天窗拆掉换成新的,需要工厂停止生产,如此又会带来较大损失,所以需要加固旧天窗架。针对一部分裂缝较小以及混凝土部分脱落的,不会对承载力构成较大影响。至于屋面板,因为混凝土严重脱落,钢筋被严重腐蚀,所以会对承载力构成很大影响,需要重点加固。
        此外,在生产加工之时所存在的冒、跑、漏、滴等情况而导致厂房之内存在一定氢气和氯气,如果遭遇火花会存在爆炸的可能性,进而导致工程事故的出现。所以,加工之时绝对不可以有明火存在,施工之时也不可以通过焊接等办法来展开。

根据相关规定,笔者对于厂房的重要承重部件制定了一系列加固设计,具体内容如下:
        首先,加固天窗框架。本次所加固的厂房的天窗构架其承载方式是上横梁式的,又因为上横梁自身截面很小且有极为严重的腐蚀情况,所以很难直接加固衡量,因此需要通过更改受力模式的方式来加固。具体来讲就是通过竖向支杆把力道转移到下横梁,再通过预应力使拉杆增强。在安装之前所有部分都要用防腐涂料涂抹。安装的顺序是先装下部的拉杆,将两端的螺母拧紧。再装撑杆,然后将双螺母拧紧,让撑杆得以受力然后上下顶紧,再就是将螺栓拉紧,让拉杆存在预应力。在撑杆的连接区域设置铁皮,并浇注细石混凝土。
        其次,加固屋面梁。经过测试得知,唯有少量的屋面梁有必要对其进行加固,对此需要通过预应力拉杆的方式来加固。至于别的屋面梁,则借助环氧树脂玻璃缸或者环氧树脂砂浆的方式来修补或者灌缝。具体顺序是先将套管安装至板肋端处,并在孔缝和管套之间灌上环氧树脂砂浆,将两端的螺母拧紧,拉紧拉杆使其出现拉力,及后拉紧螺栓,促使拉杆出现较大预应力。
        第三,加固干净混凝土柱。针对那些有必要进行加固的立柱,可以借助角钢的预应力对其加固。至于裂缝的宽度低于1.5毫米的区域,则通过环氧树脂砂浆来进行灌浆。
        四、加固之后的养护措施
        因为电解车间的环境较为恶劣,所以在对结构进行加固之后,要对屋面梁、钢筋混凝土柱、屋面板以及天窗架等承载较大重量的部件进行一些防护措施,具体内容如下:
        (一)处理表面
        如果将背涂物的表面进行仔细涂抹,可以很好地提升涂料自身的附着力,从而起到增强防腐功能的作用。所以已经腐蚀了的钢筋的表面,要将其铁锈彻底清除,因为在铁锈当中存在大量水分、氯离子以及盐类,会影响漆膜的附着牢固性,甚至导致其脱落。至于混凝土的表面,要将其清理干净,及后将稀释后的溶剂涂抹于混凝土的表面,从而增强其附着力。
        (二)合理选择涂层厚度
        会对涂层的质量构成影响的另一重要因素即涂层自身漆膜的厚度。如果想增强涂层的耐腐蚀性,一般要求漆膜的厚度要在150μm至250μm之间,干漆膜的厚度一般在30μm至40μm之间。所以在对首次涂抹防腐涂料之时,要刷四面两底。为了防止重涂或者漏涂,在层和层之间可以通过不同种类的颜色来区分,此外,为了确保涂料自身有效性,每三年就要涂抹一次防腐涂料。
        五、结论
        新中国刚成立之时我国创建了一大批的冶金工业以及化工厂,该类厂房因为能长期在有害介质的外在环境下服役,依然存在很严重的老化,需要以科学严谨态度对其自身安全性进行评价之后再加固并维修。在本次研究中,笔者针对某电解车间现场情况进行了检测,并针对其受腐蚀的部件性能进行了研究,并在此基础上制定了加固维修方案。加固工程在2015年已完成了施工,在之后的五年里我们根据预定的防护加固建议对结构展开了定期的仔细维护,厂房至今结构完整性能正常。从这点讲,加固工程不仅可以排除掉正常生产过程中所存在的隐患,给新厂房的加工生产节约时间,此外,因为它不会让施工停止,也无形中避免了厂方经济损失情况的出现,从这点讲,该次加固工作成绩良好,能给同类维修加固带来一定程度的参考。
        参考文献:
        [1]李健美,郭乐工,黄振国,等.受腐蚀钢筋混凝土构件腐蚀机理实验研究[J].建筑结构,2006,036(007):60-62.
        [2]马孝轩,季广其.某炼焦化学厂钢筋混凝土腐蚀检测与防护加固[J].腐蚀科学与防护技术,1990(02):40-44.
        [3]林明强,牛荻涛,王玲,等.硫酸腐蚀钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验研究[J].工业建筑,2019(6):7-13.
        [4]王宗昌.炼油化工厂钢筋混凝土结构的腐蚀与防护措施[J].石油化工腐蚀与防护,1994(5):23-25.
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