混凝土结构厂房腐蚀鉴定及加固.pdf

2 0 1 0 年 第 5 期 炼 油 与 化 工 REF I NI NG AND CHEMI CAL I NDUS TRY 31 混凝土结构厂房腐蚀鉴定及加固 邢春发 ， 李龙江 ( 1 大庆石化公司机 动设备处 ， 黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 4 ； 2 大庆石化公 司乙烯工程指挥部 ， 黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 4 ) 摘要： 化工厂区混凝土结构厂房经常受到酸、 碱 、 盐等介质的侵蚀， 尤其在高温、 高湿的环境下 腐蚀现象更加严重。文中研究了大庆石化公司晴纶厂厂房的腐蚀机理， 并对其进行检测鉴 定， 设计了有效的加固方法， 按照该方法进行施工， 取得了较好的效果， 并为同类工程提供了 可借鉴的经验。 关键词： 腐蚀； 鉴定； 结构加固； 施工 中图分类号 ： T U 7 1 2 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 1 4 9 6 2 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 0 3 1 - 0 3 大庆石化公司晴纶厂厂房始建于 1 9 8 6 年 ， 建 筑面积为4 5 0 0 i n ， 结构形式为2 层装配式框排架 结构 ， 梁 、 柱和槽 型板均为预制构件 ， 槽型板上面 浇注 1 0 0m lT l 厚叠合层。 该厂以硫氰酸钠为溶剂生产腈纶。厂房内常 年为高温 、 高湿环境 ， 生产过程 中的硫氰酸钠溶剂 不断渗漏或溅 出到楼板上 ， 虽然原设计楼板是 防 腐楼板 ， 但经过多年的腐蚀 ， 防腐层已经损毁严 重 ， 而且楼板又是预制板 ， 液体可以从 2 层 预制板 间拼接缝 隙流淌至楼板底部的梁 、 柱上 ， 对结构构 件造成 了严重 的腐蚀 。 自2 0 0 3 年起 ， 腐蚀现象有 1 2 6 一 J 柱 外观 ( 2 ) 超过 6 0 的梁混凝土存在不 同程度的腐 蚀， 钢筋锈蚀普遍 ， 尤其是靠近梁柱节点处钢筋锈 蚀严重， 个别梁箍筋已经锈断 ， 主筋截面锈蚀损耗 较大， 钢筋存在进一步锈蚀的隐患 ， 见图3 ， 4 。 ( 3 ) 超过 6 5 的预制槽 型板板肋处混凝土存 在不同程度的腐蚀 ， 钢筋锈蚀普遍 ， 特别是靠近梁 的板肋处钢筋锈蚀严重 ， 个别板肋处 钢筋截面锈 蚀损耗较大 ， 现部分槽型板板肋仍被腐蚀液浸渍 ， 加剧趋势 。主要是梁 、 柱牛腿 、 槽形板混凝土保护 层开裂脱落 ； 柱损坏程度稍轻 ， 剔开构件保护层发 现， 钢筋锈蚀严重 ， 部分构件内部浸透液体。 1检测鉴定 为 了解该 区域 内结构安全性 ， 对该 区域结构 进行了检测鉴定 1 1 外观质 量 ( 1 )超过 2 0 的柱子混凝 土存在不 同程度 的 腐蚀 ， 钢筋锈蚀普遍 ， 尤为牛腿处钢筋锈蚀严重 ， 个别牛腿处现仍被腐蚀液浸渍 ， 钢筋存在进一步 锈蚀的隐患， 见图 1 ， 2 。 图2 3 1 一 E 柱牛腿外 观 钢筋存在进一步锈蚀的隐患。 ( 4 )由于钢筋锈蚀后钢筋截面增大造成混凝 土沿钢筋开裂 ， 部分构件钢筋保护层脱落， 钢筋外 露， 加上腐蚀液的浸渍， 会加快钢筋锈蚀。 ( 5 ) 部分 区域 1 层防水措施不完善 ， 使浓度高 的腐蚀性溶液透过防水层腐蚀1 层混凝土构件， 致 使该 区域混凝土构件腐蚀最为严重。 ( 6 ) 通过对个别 构件 的钢筋锈蚀程度进行检 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 2 炼 油 与 化 T R E F I N I N G A ND C HE MI C A L I N D US T R Y 第 2 l 卷 图 3 3 0 一 C D梁 夕 观 测 ， 发现钢筋面积损失量 已超过 1 0 ， 最严重的构 件钢筋面积损失量达到4 8 。 1 2混凝土强度及碳化深度抽样检测 所抽 查 的混 凝土 原设计 强度标 号均 为 3 0 0 ( C 2 8 ) ， 经检测 ， 混凝土柱推定强度最小值为 3 1 3 MP a ， 混凝土梁推定强度最小值为 3 2 4 MP a ， 均满 足设计要求。 碳化深度基本在0 5 1 0 之间 ， 结果明显偏小 ， 可能 由于现场 的腐蚀液为酸性 ， 和测试 的溶液起 化学反应 ， 导致测试数据结果偏小 ， 故该碳化深度 只做参考。 所抽检部位的钢筋保护层厚度实测值 中 ， 大 部分数值均低 于原设计要求 ， 个别构件钢筋保护 层已经开裂脱落。 2 腐蚀机 理分析 硫氰酸钠 为 白色斜方 晶系结晶或粉末 ， 熔点 约为2 8 7 ， 易溶于水、 乙醇、 丙酮等溶剂。用作丙 烯睛纤维抽丝溶剂 、 化学分析试剂等 。 硫氰酸钠 能浸人砼表层孑 L 隙中 ， 通过砼的微 孔 达 到钢 筋 表 面 ， 使 钢 筋 腐 蚀 。对 于 A 3钢 、 A I S I 3 1 6 L 不锈钢 、 A I S I 3 0 4 L不锈钢 、 N i P 镀层 4 种 材 料 中 ， N a S C N对 碳 钢 的 腐 蚀 最 为 严 重 ； 当 N a S C N2 6 时 ， 对金属仅表现出一般中性盐的腐 蚀特性 ， 而当 2 6 时 ， 则明显表现出了络合物腐蚀 的特性 。当温度升高时 ， 钝化型金属在 N a S C N溶 液中的点蚀倾向性增大。 同时 ， N a S C N液相对砼 的腐蚀形式主要为浸 析腐蚀 ； 化学溶蚀； 物理结晶腐蚀。 3结构补强设计 该厂房位于 6 度区 、 为四级抗震框架 ， 柱轴压 比限值为 0 9 ， 底层 4 0 0 5 0 0 截 面柱均不大于 0 8 ， 符合要求 ， 原柱配筋也满足要求 ， 故不再对柱进行 l刳4 2 3 0 一 C D板 肋外 观 结构补强。只对柱子表面进行提高耐久性额 防腐 蚀处 理 。 该结构大部分原梁设计配筋满足要求 ， 其中 有个别主梁梁底配筋应为 4 4 0 0 m m ， 而原设计为 3 9 2 7 m m ， 需要补强约 5 0 0 m m ， 除了设计配筋的 不足 ， 更重要 的是对锈蚀后损失的钢筋面积进行 补强， 即需要现场剃凿开梁的保护层 ， 准确测量出 锈蚀厚度 ， 计算 出损失面积 ， 采用粘碳纤维布或者 粘钢板方法补强所缺面积 。原梁有一些箍筋已 经锈断 ， 对箍筋锈断 的构件采用碳纤维布进行抗 剪加固。 碳 化的混凝土截面需要修补 ， 梁保护层厚度 加大为 4 0 mm， 加 固节点见 图5 7 ； 槽型板的加固 方法与梁类似 ， 见图8 。 图5 梁加 固立面图 6 梁加同节点( 用于严重腐蚀梁) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0 年 第 5 期 邢 春发， 等 混凝土结构厂房腐 蚀鉴定及加固 3 3 图 7 梁加固节点 ( 用于一般腐蚀梁 ) JUU 图8 槽形板加固节点 4耐久性加固设计 对于混凝土的碳 化后 的修 复 ， 根据设计规范 要求结合现场实际情况已及工程经验 ， 采取4 项修 复措施。 ( 1 ) 凿除构件上已碳化 、 锈蚀膨胀 、 酥松 的混 凝土 ， 洗净有害物质 ， 将混凝土界面凿 毛， 待钢筋 修复完毕 ， 用 J C T WX1 型高强修补砂浆修补至设 计保护层厚度尺寸。经计算 ， 保护层厚度定 为： 柱 4 0 m m， 梁4 0 m m， 板2 0 mm， 可保证其耐久性。 ( 2 ) 修补完毕， 在构件表面粘贴J c T 型碳纤维 布， 该碳纤维布采用 日本东丽( T O R E X) 碳丝制造 ， 性能优异 ， 所粘 的碳纤维布不仅起 到结构补强作 用 ， 也起到防腐的作用 。 ( 3 ) 碳布粘贴完毕 ， 在构件外表面 ， 包括新做 粘 了碳布及未粘碳布的部分外表面涂刷 J C T型环 氧基防腐涂层保护 ， 该涂层也是环氧树脂类的 ， 其 化学性 能稳定 ， 可有效 地阻止外界空气 、 潮 湿水 汽 、 氯化物 、 硫氰酸钠等各种有害物质的进入。可 以保证 5 0 次冻融循环后强度无明显变化 ， 在机油 中浸泡 3 O d 后强度不减。 采用修 补砂浆修补施工 时 ， 构件较薄的部位 涂抹砂浆即可 ， 厚度大于3 5 mm的缺损部位需要支 模浇注砂浆以保证修补质量 。 ( 4 ) 刷完J C T型环氧基防腐涂层 ， 胶体表面还 要抛洒 中粗砂 ， 用于拉毛 ， 待拉毛完毕 ， 要在中粗 砂表面涂刮乳胶水泥腻子 找平 ， 找平的 目的是为 了最后一道工序一表面涂刷氯磺化聚 乙烯漆 ， 该 漆是专用于对硫氰酸钠进行防腐的。 5结束语 该工程技术要求高 、 现场设备复杂 、 工作面狭 窄 ， 施工难度 很大。该厂房通过不停产 的检测鉴 定及加 固施工 ， 很好地解决 了厂房的安全性及耐 久性 ， 保证了工厂的持续正常生产 ， 为工厂创造 了 巨大的综合效益。 文中所提出的结构补强与耐久性综合加 固的 方法 ， 被实践证明具有较高的创新性 、 先进性及实 用性。 参考文献 ： 1 金伟 良 ， 赵羽习 混凝土 结构耐久性研 究的 回顾与展望 J _ 浙 江大学学报 ， 2 0 0 2 ， 3 6 ( 4) ： 2 3 2 5 2 3张誉 ， 蒋 利学 混凝土 结构耐久性 概论 M 上海 ： 上海科学技 术 出版社 ， 2 0 0 3 ： 1 2 1 5 3 中国建筑标准化 委员 会 G B 5 0 3 6 7 2 0 0 6混凝土结构加 固设计 规范 I s 北京 ： 中国建筑T业 出版社 ， 2 0 0 6 4 3薛伟辰 环氧涂层钢筋混凝土结构 的试验研究 J 同济大学学 报 ， 2 0 0 1 ， 2 9 ( 7 )： 3 7 3 9 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 7 一 J 6 作者简介 ： 邢春发 ， 男 ， 工程师 ， 1 9 9 7 年毕业于大连理丁大学化工机 械专业 ， 现从事机动设备检维修管理T作 欢迎订阅2 0 1 1 年 炼油与化工 杂志 各地邮局均可订阅邮发代号 1 4 2 5 4 炼油 与化工 杂志 1 9 8 3 年创刊 ， 面 向同内外公开发行 的生产技术性期刊。刊号 ： I S S N 1 6 7 1 4 9 6 2 、 C N 2 3 一 t 4 9 9 ,q E 。先后 加入了中国科技期刊编辑学会和 中国学术期刊( 光盘版) ， 扩大了与全国学术期刊的信息交流。本刊为双月刊 、 大 1 6 开、 全年定价 3 0 元。 炼油与化T 以实用生产技术为主要报道内容， 主要栏 目有： 专题论述、 研究与开发、 生产技术、 物化分析、 机械与设备、 节能技术 、 环境保护、 控制与优化、 技术经济、 技改报道、 生产点滴、 日积月累、 行业动态和石化信息等。 通信地址 ： 黑龙江省大庆市龙凤区龙凤大街 1 4 2 号邮编： 1 6 3 7 1 1 联系人 ： 王金顺 电 话 ： ( 0 4 5 9 ) 6 9 1 6 0 3 1 6 7 5 6 1 7 9 传 真 ： ( 0 4 5 9 ) 6 7 5 6 1 7 9 E ma i l ： l y y h g c n p c c o m 舢 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m