筒倉側卸料口內壁磨損分析與處理

張仁英

筒倉側卸料口內壁磨損分析與處理

張仁英

1　前言

隨著鋼筋混凝土儲存庫的大量建設，工程現場經常發現鋼筋混凝土筒倉內壁不同位置有明顯的磨損差異，尤其是筒倉側壁卸料口內側局部區域被劇烈磨蝕，鋼筋不同程度外露，甚至有倉壁大片掉落缺損和鋼筋掉落的情況，這給筒倉結構的正常使用和工廠安全生產帶來嚴重事故隱患。最近幾年，此類磨損問題愈來愈多、愈來愈嚴重，參見庫內壁磨損照片（圖1）。

圖1　庫內壁磨損照片

嚴重磨蝕損害主要發生于粗顆粒狀物料儲庫，如：石灰石散裝庫、水泥熟料散裝庫、粗粒狀混合材散裝庫等。

2　庫內壁磨損特征及機理

如圖2所示，物料流體呈管錐狀。實際工程表明，卸料口料流對庫內壁的劇烈磨損局域邊界線是由物料內摩擦角決定的，劇烈磨損局域以卸料底口為中心呈“扇形”分布，上部邊界高度一般為料口向上2.5～3m。庫內壁劇烈磨損局域外的廣大范圍均表現為輕微磨損。

通常磨粒磨損表達式為：

式中：

圖2　卸料口庫壁內側磨損局域展開圖

表1　儲料的內摩擦角

Ks——物料磨損系數（與磨粒硬度、形狀和起切削作用的磨粒數量等因素有關）

m——沖蝕磨粒的質量

υ——磨粒的沖蝕速度

α——磨粒的沖擊角

P——材料的流動應力

式（1）表明了卸料流速度υ和料粒的質量m與其對庫壁的磨損量Q成正比，與物料的流動應力P成反比，與料粒的啃噬角成一定的函數關系。接觸庫壁邊的管錐狀料流愈接近出料口，涌料流速υ愈大，充分說明其是形成劇烈磨損區磨損特征的重要因素。

劇烈磨損區域的早期磨損隨著時間的持續，很快發展為中期磨損，即磨損量累積階段；當磨蝕發展露出庫壁環向鋼筋，尤其露出環向鋼筋搭接部位時，表明開始進入后期破壞階段，此階段的表現是料流裹拽鋼筋直至撕脫混凝土保護層，逐漸持續發展增大撕拽拉扯鋼筋力度，從而擴大損害面積，直至內壁鋼筋被拉脫掉落。

3　磨蝕損壞的對策分析

為了提高庫壁的使用壽命，確定采取耐磨內襯措施延長庫壁劇烈磨損局域的“中期磨損階段”，至少不能出現因磨損而露出鋼筋的狀況。

損害破壞鋼筋的程度與現場發現和檢查時間早晚有關。通常卸料口處先發現有掉落混凝土碎塊和掉落鋼筋影響卸料，而后將庫內儲料卸空才能觀察清楚庫內壁磨蝕損害全貌。

確切地說，早期磨損對庫壁使用的安全性影響不大，中期磨損持續時間較長，后期的破損對庫壁使用的安全性影響極其嚴重（見圖3）。原庫體設計承載能力基本條件改變（庫壁厚度、水平受拉鋼筋使用量），庫壁抗裂理論設計分析計算的最小條件，即最大裂縫寬度允許值0.2mm不能滿足時，必須及時處理，消除危害。

圖3　磨損過程發展圖

4　內襯處理與磨損修補處理方法

工程實踐表明，新建工程應在劇烈磨損區設置防磨損襯護，輕微磨損區可以采用增加混凝土保護層方法解決。對于已建成工程，針對具體的磨蝕及損害情況，應首先恢復原設計的鋼筋配置和混凝土庫壁厚度，建議采取現場噴射混凝土施工方法處理。注意施工前必須清除松動碎渣和浮塵，在新老混凝土結合面涂刷A級界面膠（技術要求詳見文獻［3］）。

防磨損襯護一般有以下兩種方法（見表2）：

第一種方法：混凝土壁上預埋條形鋼件，其后“扇形”范圍鋪設鋼軌或型鋼（間距取200～250mm）。

第二種方法：混凝土壁上預埋條形鋼件，其后“扇形”范圍設置鋼襯板，分塊鋼板間對口拼接（見圖4）。

圖4　卸料口庫壁內側襯護展開圖

已經建成的筒倉，由于襯護要預埋條形鋼件，故要求其錨筋在施工現場采用”植筋”工法解決。

5　結語

（1）庫壁側向卸料帶來的局部劇烈磨損，對鋼筋混凝土筒倉結構安全性有很大影響，尤其磨損的惡性發展很危險（撕脫混凝土保護層、內壁環向鋼筋被拉脫甚至掉落）。筒倉使用方應高度重視安全檢查和防護措施維護及時處理。

（2）對側向卸料情況，不同部位應采用不同的耐磨處理方法。

（3）磨蝕及損壞的庫內壁混凝土的修補，建議采用噴射混凝土施工方法。其他施工方法慎重采用。

（4）為了保證安全，筒倉使用方在卸料中應注意觀察異樣情況，發現問題后應盡早處理和修補。在生產線檢修且空倉時，應及時進行倉壁磨損狀況定量檢查，安排好修補時機。

［1］GB50077-2003，鋼筋混凝土筒倉設計規范［S］.

［2］貯倉結構設計手冊編寫組.貯倉結構設計手冊［K］北京：中國建筑工業出版社，1999.

［3］GB 50367-2006，混凝土結構加固設計規范［S］.

Analysis and Solutions for Abrasion of Inner Wall in Silo Discharge Port

TQ172.683文獻標識碼：A文章編號：1001-6171（2016）03-0069-02

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