种子分解槽混凝土结构检测与鉴定.pdf

第 4 1 卷第 1 期 2 0 1 5年 2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 5 种子分解槽混凝土结构检测与鉴定 钱铭， 魏常宝 甘肃土木工程科学研究院， 甘肃 兰州7 3 0 0 2 0 摘要 通过对种子分解槽混凝土结构的现场调查、 检测与鉴定， 认识到氧化铝制备工业种子分解槽内浆液容重变 化和物料对混凝土结构的腐蚀致使种子分解槽混凝土结构存在安全隐患。根据对种子分解槽混凝土结构的检测 鉴定与结构验算分析， 确定了种子分解槽混凝土结构的安全性能， 为种子分解槽混凝土结构隐患治理设计提供依 据 。 关键词 种子分解槽 ； 混凝土结构； 检测； 鉴定 中国分类号 T U 3 7 5 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 81 9 3 3 2 0 1 5 0 1 0 8 5 0 3 0 引 言 种子分解工序是拜耳法生产氢氧化铝 的重要工 序 ， 种子分解槽是种子分解母液工艺 中的重要构筑 物， 其混凝土结构易受到苛性比值较高的种分母液 的腐蚀 ] ， 使结构构件出现安全隐患。槽内母液的 变化也导致种子分解槽 自重变大 ， 使种子分解槽混 凝土结构承载力不足或安全储备降低 。对于存在安 全隐患 的结构要进行治理 ， 首先需要结构检测鉴定。 种子分解槽混凝土结构的检测鉴定是结构隐患治理 的第一步， 弄清隐患原因再进行有的放矢的治理， 使 结构在 目标使用期 内安全使用。 1 种子分解槽 结构检测鉴定 内容与 步骤 根据 工业建筑可靠性鉴定标准 和 民用建 筑可靠性鉴定标准 _ 3 ] ， 结合现场实际， 对氢氧化铝 制备工业种子分解槽混凝土结构进行检测鉴定。 工业建 构 筑 物检测与鉴定主要分 为初 步调 查与资料收集 、 现场检测 和室内鉴定与报告撰写三 大方面。 2 初步调查、 制定检测方案 根据工程现场实际， 组织技术人员对检测现场 进行初步调查 。在委托要求 的基础上 ， 根据现行 国 家规范制定检测实施方案 ， 以指导现场检测鉴定工 作。现场调查的技术资料有岩土工程勘察报告、 原 设计 图纸 、 竣工图纸、 设计变更 、 施工资料 、 各类施工 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 2 - 2 1 作者简介 钱铭 1 9 7 2～ ， 男 ， 高级工 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工作。 E ma i l q m8 v i p． s i n a ． t o m 中的试验报告等 ， 同时并调查 了解建筑使用历史 、 使 用环境、 结构上荷载作用、 结构功能布置等信息 。 3 种子分解槽混凝土结构现场检测 采用超生波设备对混凝土结构进行无损检测 ， 并对现场渗漏碱液和附着于混凝土结构的结晶体采 样 ， 对腐蚀机理、 混凝土破坏顺序、 腐蚀厚度等 内容 进行检测 ， 确定其对结构的安全性影响 。 采用裂缝检测仪 器对 混凝 土结构裂缝进行检 测 ， 根据裂缝分布形态确定裂缝性质 ， 分析裂缝产生 的原 因， 明确裂缝存在对结构 的安全性影响 J 。 采用混凝土回弹仪对混凝土构件进行现场强度 检测 J ， 同时采用酚酞试液对混凝土碳化深度进行 检测 。也可采用岩芯取样 机对混凝 土构 件钻芯取 样 ， 并进行抗压试验 ， 确定混凝土 的抗压强度。 对上述几种检 测方法实测结果进行计算与分 析 ， 评价并确定混凝土的实际强度 ， 通过经纬仪对种 子分解槽体的倾斜变形观测来判定单个种子分解槽 体下部混凝土结构的倾斜变形状况。通过观察结果 的连接方式 ， 查看结构构造是否有缺陷 ， 是否有混凝 土结构连接节点发生变形、 滑移、 局部略有脱落、 剪 切破坏或裂缝 。 混凝土结构构件的耐久性是通过混凝土的碳化 深度、 混凝土保护层厚度 、 混凝土内钢筋锈蚀三方面 进行检测。 4 种子分解槽混凝土结构鉴定 与评 _ Ai r_ 4 ． 1 混凝土结构构件腐蚀鉴定与评定 根据工程现场检测和 工业建筑可靠性鉴定标 准 ] 、 民用建筑可靠性鉴定标准 并参考相关 文献 制定了如下混凝土腐蚀检测评级标准。 a 级 无腐蚀 ， 钢筋无锈蚀 ， 混凝土无腐蚀和损 8 6 四川建筑科学研究 第4 1 卷 伤， 混凝土表面保持本色 ， 表面未见裂缝或混凝土构 件仅有极少量受力裂缝 ， 锤击声音清脆 。 b级 弱腐 蚀 ， 钢筋有 腐蚀可 能和轻 微锈 蚀现 象 ， 混凝土表面颜色发生变化 ， 表层 出现水泥石粉化 和起砂现象 ， 构件 表面有少量 裂缝 ， 锤击声 音较低 沉 。 c 级 中等腐蚀 ， 外观有沿钢筋裂缝或者钢筋有 明显锈迹 ， 混凝土表面颜色变化明显 ， 出现腐蚀性麻 面和厚度小 于 2 m m 的疏 松层 ， 构 件上有较 多 的裂 缝， 锤击声音低沉， 混凝土强度下降明显。 d级 强腐蚀 ， 外观有沿钢 筋通长裂缝 ， 且 宽度 较大深度较深 ， 钢筋严重锈蚀 ， 混凝土表面颜色变化 明显 ， 疏松层 厚度大于 2 m m， 构件上受力裂缝 宽度 大于最大限值 ， 有些构件出现混凝土保护层脱 落现 象 ， 锤击声音沉闷。 4 ． 2 混凝土结构构件裂缝与破损鉴定与评定 根据工程现场实际检测情况和相应规范 剖制 定 了如下混凝土结构构件裂缝宽度评定等级 。 a级 裂缝宽度 ≤0 ． 2 0 m m。 b级 裂缝宽度处于 0 ． 2 0 0 ． 3 0 m m之间。 c级 裂缝宽度处于 0 ． 3 0～0 ． 4 0 mm之间。 d级 裂缝宽度 0 ． 4 0 m m。 4 ． 3 混凝土结构构件材料强度鉴定与评定 根据现场回弹法和钻芯取样法数据计算确定与 评价混凝土 的抗压强度 ， 混凝土强度可制定如下评 定标准 。 a级 混凝土抗压强度大于 C 2 5 。 b级 混凝土抗压强度处于 C 2 0一C 2 5之间。 c级 混凝土抗压强度处于 C 1 5一C 2 0之 间。 d级 混凝土抗压强度小于 C 1 5 。 4 ． 4 种子分解槽槽体结构变形鉴定与评定 参照 工业建筑 可靠性 鉴定标 准 2 仓 体与支 撑结构整体倾斜评定标准制定种子分解槽整体倾斜 评定标准 ， 对种子分解槽基座整体倾斜进行评价。 a级 倾斜不大于 0 ． 0 0 2 。 b级 倾斜变形稳定或者 目标使用年 限内倾 斜 发展不会大于 0 ． 0 0 6 。 c级 倾斜有继续发展 的趋势 ， 且 目标使用年限 内倾斜发展将大于 0 ． 0 0 6 。 d级 倾斜在进一步继续发展 中， 且 目标使用年 限 内倾斜发展将大于 0 ． 0 1 。 4 ． 5 混凝土结构构件构造与连接鉴定与评定 根据设计文件对种子分解槽混凝土结构的构造 与连接进行检查 ， 参照规范心 刮对混凝土结构 的构造 与连接进行如下评级 。 a级 连接方式正确 ， 构造符合国家现行设计规 范， 无缺陷， 工作无异常可正常使用 。 b级 连接方式正确， 构造略低于国家现行设计 规范 ， 仅有局部的表面缺陷 ， 勉强正常使用。 c级 连接方式不 当， 构造 略有 缺陷， 已导致混 凝土结构连接节点发生变形 、 滑移 、 局部略有脱落、 剪切破坏或裂缝 。 d级 连接方式不 当， 构造有缺 陷， 已导致混凝 土结构连接节点发生 明显变形 、 滑移 、 局部脱落 、 剪 切破坏或裂缝 。 4 ． 6 混凝土结构构件耐久性鉴定与评定 根据 工业建筑可靠性鉴定标准 J 6 ． 1 ． 6条、 附录 B和 混凝土结构耐久性评定标准 综合进 行混凝土结构耐久性的评定 。 5 结构承载力验算与鉴定 5 ． 1 结构承载力验算 结合种子分解槽相关勘察设计文件， 采用软件 对其建模 ， 并根据建设单位提供资料和相关规范对 模型进行参数输人和结构验算分析。结构验算与分 析 的基础数据由检测确定。 5 ． 2结构承载力鉴定评级标准 根据结 构检测 ， 侵蚀混凝土及结构外泄液体呈 碱性 ， 对钢筋无腐蚀 ， 对混凝土结构有剥蚀作用 ， 导 致结构构件截面减小 _ 5 J ， 但对 于大型混凝土结构影 响很小。结构承载力验算中忽略混凝土侵蚀、 剥蚀 影响 ， 对不同用途的混凝土结构分别进行如下评级 。 1 混凝土重要构件承载力评级标准 a级 尺 ／ S ≥1 ． 0 ； b级 0 ． 9 0 R ／ T 0 S1 ． 0； c级 0 ． 9 0 ． R ／ y n S0 ． 8 5 ； d级 尺 ／ S 0 ． 8 5 。 2 混凝土一般构件承载力评级标准 a级 R ／ T n S ≥1 ． 0 ； b级 0 ． 8 7 ≤R ／ 0 S1 ． 0； c级 0 ． 8 2 R ／ T n S 0 ． 8 7 ； d级 ／ 0 S 0 ． 8 2 。 6 鉴定组合评级 根据现场的检测 ， 对种子分解槽各结构构件、 检 测鉴定组合进行评级 ， 鉴定评级可按表 1 进行。 表 1 种子分解槽混凝土结构检测鉴定评级 的层次、 等级划分及项目内容 钱铭， 等 种子分解槽混凝土结构检测与鉴定 8 7 参考 国家现行规范 剖对种子分解槽混凝 土结 构组成的鉴定组合进行评级 ， 详细评级规则如下 。 A级 构件集 中不含 c级 、 d级构件 ， 可含 b级 构件且含量不多于 3 0 ％。 B级 构件集中不含 d级构件 ， 可含 c级构件且 含量不多于 2 0 ％ 。 c级 构件集中含 c 级构件且含量不多于 5 0 ％ ， 或含 d级构件且含量少于 1 0 ％ 竖 向构件 或 1 5 ％ 水平构件 。 D级 构件集 中含 c级构件且含 量多 于 5 0 ％ ， 或含 d级构 件且 含量 不少 于 1 0 ％ 竖 向构件 或 1 5 ％ 水平构件 。 7 工程实践 中铝某公司种子分解槽建于 2 0 0 3年 J ， 共分两 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， 槽体下部 为钢筋混凝土结构基 座。 该种子分解槽钢筋混凝土基座 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 修平台标高北高南低。构件破损和碱液腐蚀对混凝 土耐久性有影响； 构件裂缝影响混凝土耐久性和钢 筋握裹力； 支承筒框架梁承载力略低于规范要求， 支 承筒框架柱箍筋实配偏小 ， 钢筋部分 区域钢筋轻微 锈蚀， 对混凝土耐久性有影响； 钢结构槽体与混凝土 基座连接不当。 大唐某公 司种子分解槽 为一个 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。种子分 解槽钢筋混凝土基座 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 。 该种子分解槽基座及检修平台混凝土存在严重腐蚀 现象 ； 种子分解槽基座及检修平 台混凝土强度 已不 满足原设计要求 ； 混凝土内钢筋存在锈蚀的可能 ； 种 子分解槽基座支 承筒 承载力 已不满足规 范标准要 求 ； 种子分解槽基座及检修平 台结构的安全性及使 用性均评定为 c级 ， 影响整体安全 ， 在 目标 使用年 限内明显影响整体正常使用 ， 应采取措施。 8 结 语 根据对氢氧化铝工业种子分解槽混凝土结构 的 检测鉴 定 的工程 实践 ， 汇 总并 根据 规范 引、 文 献 [ 6 ] 制定 出了种子分解槽结构检测鉴定的部分评定 标准 ， 填补 了种子分解槽检测鉴定工程实践的空 白， 对其他类似 的种子分解槽混凝土结构工程的检测鉴 定有一定借鉴意义 J 。 参 考 文 献 [ 1 ] 薛文忠 ， 刘 淑清． 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] G B 5 0 1 4 4 --2 0 0 8工业建筑可靠性鉴定标 准[ S ] ． [ 3] G B 5 0 2 9 2 --1 9 9 9民用建筑可靠性 鉴定标 准[ S ] ． [ 4] 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 司种子分解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 ． [ 5 ] 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 司种子分解槽基座结构检测报 告 [ R] ． 兰州 甘肃 土木工 程科学研究 院， 2 0 1 2 ． [ 6 ] GB 5 0 3 4 4 --2 0 0 4建筑结构检测技术标准[ S ] ． [ 7 ] 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 ． [ 8 ] C E C S 2 2 0 --2 0 0 7混凝 土结构 耐久性评定标准 [ S ] ． [ 9 ] 钱铭 ， 魏常 宝． 某 种子 分解槽 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 ．