氢氧化铝工业种子分解槽混凝土基座隐患治理工程实践.pdf

第 4 0卷第 5期 2 0 1 4年 1 0月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 8 3 氢氧化铝工业种子分解槽混凝土基座 隐患治理工程实践 魏常宝 ， 钱铭 ( 甘肃土木工程科学研究院， 甘肃 兰州7 3 0 0 2 0 ) 摘要： 氧化铝分级分解工序种子分解槽在使用过程中， 由于槽体内流体固含物增大使整个槽体 自重增大， 导致基 座承载力不足或安全储备降低； 再加上槽内物料滴漏腐蚀混凝土基座结构 ， 导致混凝土结构大面积腐蚀。本文针 对上述种子分解槽基座混凝土结构隐患进行了检测鉴定与隐患治理 ， 保证了种子分解槽在目标使用年限内安全使 用 。 关键词 ： 氧化铝； 种子分解槽； 基座 ； 隐患治理 中图分类 号 ： T U 3 7 5 文 献标 志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 8 3 0 4 Th e hi d d e n ha z a r d c o n t r o l e ng i n e e r i n g p r a c t i c e o f h i e r a r c hi c a l de c o mpo s i t i o n p r o c e s s o f a l u m i n a s e e d de c o mpo s i n g t a n k c o n c r e t e f o u n da t i o n s t r u c t u r e WE I C h a n g b a o ， Q I A N Mi n g ( G a n s u C i v i l E n g i n e e r r i n g S c i e n c e R e s e a r c h A c a d e m e ， L a n z h o u 7 3 0 0 2 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Hi e r a r c h i c a l d e c o mp o s i t i o n p r o c e s s o f a l u mi n a s e e d d e c o mp o s e r t a n k i n u s e p r o c e s s ， d u e t o t h e f l u i d s o l i d c o n t e n t i n c r e a s e t h e wh o l e we i g h t ， l e a d i n g t o l a c k o f s t r e n g t h a n d s a f e t y s t o c k r e d u c e d C o u p l e d w i t h t h e g r o o v e ma t e r i a l l e a k a g e c o r r o s i o n c o n c r e t e s t r u c t u r e， l e a d i n g t o t h e c o n c r e t e s t ruc t u r e f o r l a r g e a r e a c o r r o s i o n I n t h i s p a p e r ， t h e s t r u c t u r e we r e d e t e c t i o n a n d r i s k ma n a g e me n t o f d e c o mp o s i n g s e e d d e c o mp o s i n g t a n k c o n c r e t e s t ruc t u r a l p r o b l e ms ， e n s u r e t h e s e e d s e e d d e c o mp o s i n g t a n k i n t h e t a r g e t w o r k i n g l i f e e Ke y wo r d s ： a l u mi n a； s e e d d e c o mp o s i n g t a n k； f o u n d a t i o n； h i d d e n h a z ard c o n t r o l 0 引 言 拜耳法生产氧化铝工艺是将铝土矿中的氧化铝 用晶种从铝酸钠溶液 中析 出氢氧化铝， 而将 溶出废 渣及含硅高的矿石另用烧结法处理的生产工艺 ， 主 要工艺分为溶 出、 分解和煅烧三个 阶段 。分级分解 工序是拜耳法生产氢氧化铝的重要工序 J ， 种子分 解槽是用于制备氢氧化铝种子分解母液工艺中的重 要构筑物。在种子分解槽使用 中， 由于采用矿石 的 品相差异使得槽 内分解母液的固含物增大 ， 导致种 子分解槽混凝土基座结构承载力不足或安全储备不 足 ， 从而形成安全隐患。再加上种子分解槽使用 中 由于罐体检修 、 管线渗漏 ， 使槽 内岢性母液对混凝土 结构不断侵蚀 ， 导致混凝土结构大面积腐蚀 ， 造成了 安全隐患。种子分解槽属高耸构筑物 ， 槽 内物料液 位高 ， 如其混凝土基座有安全 隐患 ， 则后果严重 ， 急 收稿 日期 ： 2 0 1 3 4 3 8 8 作者简介 ： 魏常宝 ( 1 9 7 9一) ， 男 ， 工程 师 ， 主要 从事工 业 与民用建 筑 工程检测 、 鉴定与加 固改造的技术 ： r 作。 Ema i l ： d a b l e 2 0 0 5 1 2 6 c o n l 需进行隐患治理。对氧化铝生产 的种子分解槽混凝 土结构进行检测鉴定与隐患治理的技术研究势在必 行 ， 同时对于在腐蚀环境下的混凝土结构的修复 、 加 固和维护进行研究 ， 使构 筑物在 目标使用年限安全 使用具有重大意义 。国内对种 子分解槽 的研究 主要集中在工艺方面， 对 于种 子分解槽结构及 混凝 土基座很少研究 ， 这个方面的文献也很少 ， 在种子分 解槽混凝土结构的鉴定与加 固方 面的研究更是少之 又少 。 1 种子分解槽混凝土基座结构 隐患 治理思路与治理步骤 结构物的安全性既取决于设计与施工 阶段形成 的先天性条件 ， 也取决于后天的使用和维护情况 ， 因 此要建立完善 的现有结构检测鉴定 方法与思路 、 评 定标准， 为结构物的正常安全使用、 维护以及加固改 造提供依据 。种 子分解槽 混凝 土基座及检修 平 台隐患治理工作是在检测鉴定 的基础上 ， 根据现场 实际和目 标使用年限， 提出隐患治理若干方案， 最后 经试算验证 ， 确定 了种子分解槽混凝土基座及检修 8 4 四川建筑科学研究 第 4 0卷 平台隐患治理 的实施方案 。工程实践结果表明 ， 经 过治理的混凝土基 座及检修平 台， 其安全性达到规 范要求 ， 使用性能够满足正常生产要求。 2 混凝土基座结构检测与鉴定 2 1 混凝土结构腐蚀检测 采用无机非金属超声波设备对混凝土结构构件 进行无损检测 ， 检测混凝土因腐蚀导致的疏松层 厚度 、 构件裂缝深度 ， 并对现场渗漏碱液和附着于混 凝土结构的结晶体采样 ， 再送样至试验室进行化学 分析 ， 对腐蚀 机理、 混凝 土破坏顺序等 内容进行检 测 ， 确定其对结构的安全性影 响 ， 并对 混凝土结 构的腐蚀进行评价。 2 2混凝土结构裂缝与破损检测 采用裂缝宽度检测仪器对混凝土结构裂缝宽度 进行检测 ， 同时采用无机非金属超声波设备对混凝 土结构裂缝的深度进行检测 ， 根据裂缝分布形态 、 宽 度 、 深度等确定裂缝性质， 分析裂缝产生的原因 ， 明 确裂缝存在对结构的安全性影响， 并对混凝土结构 的裂缝与破损进行评价 。 2 3混凝土结构材料强度检测 采用混凝土 回弹仪对混凝 土构件 进行强度检 测 ， 同时采用酚酞试液对混凝土碳化深度进行检测 。 也采用岩芯取样机对混凝土构件钻芯取样 ， 并进行 抗压试验 ， 用于修正 回弹法检测结果。对上述几种 检测方法实测结果进行计算 与分析 ， 如龄期较大的 混凝土结构构件可根据混凝土的龄期进行回弹法修 正 ， 评价并确定 混凝 土 的实 际抗压 强度 J ， 并 对混 凝土结构构件的强度进行评价。 2 4 种子分解槽结构变形检测 通过经纬仪对种子分解槽体的整体倾斜变形观 、? 贝 4 来判定单个种子分解槽体混凝土结构 的倾斜变形 状况 J ， 并根据规范对混凝土结构的倾斜变形进行 评价 。 2 5混凝土结构构造与连接检测 通过现场对结构构件的检测 、 调查 ， 并与设计 图 纸和相关规范进行 比照 ， 判断钢筋混凝土结构 的构 造与连接是否满足设计 和规范要求 J 。通过判断 竖向承重构件的轴压比、 结构的抗震构造措施 、 结构 构件连接部位 的连接构造来评定结构 的构造与连 接 ， 并根据规范对混凝土结构 的构造与连接进行评 价。 2 6 混凝土结构耐久性检测 钢筋混凝土是最常用的建筑结构材料 J ， 尽管 大部分钢筋混凝土结构表现出良好的长期性能与高 耐久性 ， 但仍然有许多 因素会造成混凝土劣化及钢 筋腐蚀。混凝土结构构件 的耐久性 是通过对混 凝土的碳化深度 、 混凝土保护层厚度 、 混凝土内钢筋 锈蚀等的检测 ， 根据检测结果进行评定的 5 。混凝 土的碳化深度检测采用在混凝土构件表面钻孔后喷 洒酚酞试液 ， 根据颜色变化确定其碳化深度。混凝 土保护层厚度采用钢筋检测仪对结构构件表面进行 扫描探测 。混凝土 内钢筋锈蚀采用钢筋锈蚀检测仪 进行检测 。通过对耐久性 各个指标 的检测鉴定 ， 对混凝土结构的耐久性进行评价。 2 7混凝 土结构 承载 力鉴 定 种子分解槽基座根据现场实际按照钢筋混凝土 框架剪力墙结构 ， 或者按钢筋混凝土剪力墙结构进 行空间建模验算 ， 对检修平台同样根据现场实际按 照钢筋混凝土单层框架结构进行空间建模验算 ， 再 根据检测结果输入计算数据并计算， 按照规范 分 析评定结构的承载能力 。 3混凝土基座 加 固与维修 3 1 目标使用年限的确定 设计 目标 使 用 年 限采 用 建 筑 抗 震 鉴 定 标 准 l O 中的后续使用年限确定 ， 在 2 0世纪 7 0年代 以前建造经耐久性鉴定可继续使用的现有建筑 ， 其 后续使用年限为 3 0年 ； 在 9 O年代建造 的现有建筑 后续使用年限为 4 0年 ； 在 2 0 0 1年以后 建造 的现有 建筑后续使用年限为 5 0年。 3 2 种子分解槽基座顶板外围加固与维修 种子分解槽钢筋混凝土基座顶板外围空鼓处可 采用聚合物砂浆修复， 严重剥落或空鼓的可采用 聚 合物砂浆修复后再环向采用钢箍加 固， 也可根据现 场实际采用外围外包耐碱高强无收缩灌浆料法进行 防腐封闭处理 ， 做法详见图 1 。 图 1 种子分解槽基座顶板外 围加 固 Fi g 1 Se e d de c o m po s e r t an k f o und at i o n o ut e r r o of r e i nf or c e me nt 魏常宝， 等 ： 氢氧化铝工业种子分解槽混凝土基座隐患治理工程实践8 5 3 3 种子分解槽基座剪力墙加固 种子分解槽筒壁混凝土剪力墙采用外包混凝土 的方式进行 ， 根据计算结果对剪力墙采用单侧外包 或双侧外包混凝土加 固， 外包混凝土的厚度和配筋 也可根据计算结果进行确定 ， 加固做法详见图 2 。 3 4 种子分解槽基座柱加固 种子分解槽基座混凝土柱可根据计算结果进行 外包混凝土加 固或粘贴碳纤维加固。对于计算配筋 不足的柱可采用粘贴碳纤维的方法或外包混凝土方 法加 固， 对于轴压比超 限的柱 ， 只能采用外包混凝土 的方法加 固 ， 外包混 凝土的厚度根据计算确定。 柱加固做法详见 图 3 、 图 4 。 闭焊接 图2 种子分解槽基座支承筒混凝土墙加固 Fi g 2 Se e d de c o mpo s e r t a nk f o unda t i o n s uppor t i ng t l l be o f r e i n f o r c e c o nc r e t e wa l l 图 3 柱外包混凝土 、 碳 纤维加固 Fi g 3 Co l u m n o ut s o ur c i ng c on cr e t e， c a r bo n fib e r r e i nfor c e d p l a s t i c s 图4柱粘贴碳纤维加 固 Fi g 4 Co l u m n c a r bo n fibe r r e i nfor c e d p l a s tic s 3 5 种子分解槽基座梁加固 种子分解槽基座 混凝 土梁采用外包混凝 土加 固， 根据计算结果 ， 对承载力不足的梁进行外包混凝 土的方法进行加固， 外包混凝 土的尺寸和配筋均 由 计算确定。梁加固做法详见图 5 。 3 6 种子分解槽检修平台维修 种子分解槽检修平台板顶凿除原损坏 的耐碱混 凝土叠合层 、 防水层 ， 修复封闭裂缝 ， 检修平台板顶 粘贴防水卷材并采用叠合耐碱高强无收缩灌浆料或 耐碱混凝土层进行维修 ， 检修平 台板底腐蚀松散层 凿除后采用聚合物砂浆修复。检修平台维修见图6 。 图 5 梁外包混凝土加 固 Fi g 5 Re i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m t o o u t s o u r c i n g 8 6 四川建筑科学研究 第 4 0卷 亘 星 臂 囊 馨 翥 寥 檠 整 鬈 麦 C 4 0 一级耐碱混凝土面层6 O mm f 3 厚 以面自粘S BS 高分子防水卷材一道 新增耐碱高强无收缩灌浆料配筋叠合层 5 0 mm厚， 坡度随原结构坡度 拆除原有防护层至检修平台混凝土板顶 并剔除板顶表面松散混凝土至密实处 J 板 。 采 用聚 合物 砂浆 进行 修复 J 图 6 检修平台维修 F i g 6 M a i n t e n a n c e p l a t f o r m ma i n t e n a n c e c h a r t 4工程应用 中铝某公司种子分解槽建于 2 0 0 3年 引， 共分 2 列布置， 每一列共计有 1 4个槽体， 单个槽体直径 1 4 m， 高3 1 7 m， 槽体底部为钢筋? 昆 凝土结构基座。该 种子分解槽基座 由支承筒 、 支承筒内框架 、 基座承台 和井桩组成 ， 其周边 为检修平 台， 检修平 台北高南 低 。经检测鉴定， 构件破损和碱液腐蚀对混凝土耐 久性和钢筋握裹力有影响 ， 支承筒框架梁承载力略 低 ， 支承筒框架柱箍 筋偏小 ， 部 分区域钢筋轻微 锈 蚀， 钢结构槽体与混凝土基座连接不当。根据加固 维修设计， 基座顶板外围空鼓处聚合物砂浆修复， 柱 粘贴碳纤维和外包混凝土加 固， 梁外包混凝土加 固， 筒壁外包混凝土加固， 检修平台进行裂缝封闭、 防水 和耐碱维修 。 大唐某公司种子分解槽 为 1个系列布置 ， 共 计有 9 个槽体， 槽体中心间距 1 3 m， 单个槽体直径 1 2 m， 高 2 1 m， 下部 为钢筋混凝 土结构基座 。混凝 土基座 由顶板 、 内外两层支承筒 、 底板承台和桩基础 组成。检修平台为钢筋混凝土框架结构 ， 处于种子 分解槽混凝土基础的周边 ， 西高东低 。经检测 ， 该种 子分解槽基座及检修平 台混凝 土存在严重腐蚀 现 象 ， 基座及检修平台混凝土强度不满足原设计要求 ， 混凝土内钢筋存在锈蚀 的可能， 基座支承筒承载力 已不满足规范要求 。根据设计 ， 种子分解槽基座支 承筒顶板外 围采用外包耐碱高强无收缩灌浆料进行 防腐封闭处理 ， 基座支承筒外筒 壁采用外包耐碱细 石混凝土增大截面法加固， 检修平 台板顶采用叠合 耐碱高强无收缩灌浆料并粘贴高分子防水卷材进行 维修。 5 结 语 根据对氧化铝工业种子分解槽混凝土基座的检 测鉴定与加 固维修 的工程 实践 ， 总结 出了种子分解 槽混凝土基座隐患治理的思路 、 步骤以及方式方法 ， 填补了种子分解槽混凝土基座检测鉴定与加 固维修 工程实践的空 白， 对其他类似的混凝 土结构工程的 检测鉴定与加固维修有一定借鉴意义 。 参 考 文 献 ： 1 薛文忠， 刘叔清 强化拜耳法种分分解过程的途径 J 矿 冶 ， 2 0 1 2， 2 1 ( 4) ： 7 8 - 8 1 2 周 淑春 ， 谢海舰 ， 等 煤 矿地面 工业 环境 皮带廊 主体结 构损 伤 劣化机理 及 治理 技 术 J 中 国科技 论 文 ， 2 0 1 2， 7 ( 5 )： 3 5 3 3 5 7 3 张欣 现有 结构 可 靠性 鉴定 评 述 J 四川 建 筑 ， 2 0 0 5 ， 2 5 ( 4 ) ： 6 8 - 6 9 4 C E C $ 2 1 -2 0 0 0超声法检测混凝土缺陷技术规程 S 5 齐放 有腐蚀介 质厂房结 构可靠性 鉴定 中的检测 要点及 等 级评定 J 西安建筑科技大学学报， 2 0 0 0 ， 3 2 ( 4 ) ： 3 7 1 - 3 7 5 6 G B 5 0 3 3 4 -2 0 0 4建筑结构检测技术标准 S 7 甘肃土木工程科 学研究 院 内蒙古 大唐 国际再生 资源 开发有 限公司种分槽基座结构检测报告 R 兰州 ： 甘肃土木 工程科 学研究院 ， 2 0 1 2 8 汉斯 博尼( B o h n i H) 钢筋混凝土结构的腐蚀 M 蒋正武 ， 龙广成 ， 孙振平 ， 译 北京 ： 机械工业 出版社 ， 2 0 0 9 9 G B 5 0 1 4 4 -2 0 0 8工业建筑 可靠性鉴定标准 s 1 O G B 5 0 0 2 3 -2 0 0 9建筑抗震 鉴定标 准 S 1 1 李玲玲 ， 郑七振 ， 等 某框 架结构 抗震鉴 定与加 层加 固改造设 计 J 工程抗震 与加 固改造 ， 2 0 1 2， 3 4 ( 1 ) 1 2 中国有色金属工业建设工程质量检测中心 中国铝业中州分 公司种分槽钢筋混凝土基础检测报告 R 兰州： 中国有色金 属 工业建设工程质量检测 中心 ， 2 0 0 8 1 3钱铭 ， 魏常宝 某种分槽混凝土基础结构检测与加 固 J 甘 肃 冶金。 2 0 1 3 ， 3 5 ( 3 ) ： 1 1 5 1 1 8