某石油精煉廠-DCC脫硫塔安全性檢測鑒定評估

陳力瑩，員作義

（陜西省建筑科學研究院有限公司，陜西 西安 710082）

1 工程概況

某石油精煉廠內DCC脫硫塔建造年代為2011年，總高度為60 m，下部30 m主體材料為鋼筋混凝土結構，上部30 m主體材料為FRP纖維復合增強材料。下部鋼筋混凝土結構直徑7.2 m，內徑6.6 m，壁厚300 mm，混凝土強度等級為C30，環壁鋼筋保護層厚度為30 mm，基礎部分混凝土強度為C30。外墻面采用噴（刷）外墻涂料，6 mm厚1：2.5水泥砂漿粉面，水刷帶出小麻面，12 mm厚1：3水泥砂漿打底，刷界面處理劑一道。

該構筑物在使用過程中硫銨溶液長期泄漏，致使塔體鋼筋混凝土受到不同程度的腐蝕，為保證該構筑物后續安全使用，受建設單位委托，特對該DCC脫硫塔進行全方位檢測鑒定，并針對存在安全隱患提出加固處理建議。

2 檢測結果

2.1 基本現狀調查

根據國家標準《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2019）第9.2.1條規定，工業構筑物現狀的調查和檢測，主要包括地基基礎、筒壁及支承結構、附屬設施三個部分。現場檢測照片如圖1所示。

圖1 現場檢測照片

（1）地基基礎：通過對構筑物地基基礎的現狀勘察可知：該構筑物底部周邊硬化地面無明顯開裂、積水跡象，上部鋼筋混凝土結構暫未發現與地基基礎相關的損傷。

（2）筒壁及支承結構：通過現場勘察，該構筑物結構形式較為合理，呈圓形布置；鋼筋混凝土筒壁采用噴（刷）外墻涂料作為防護層，筒壁內側采用PP聚丙烯板材作為防護層。目前狀態下，筒壁開孔附近長期外露硫酸銨溶液，筒壁外側附著大量硫酸銨結晶體，且外墻涂料已基本喪失防腐作用，內壁PP聚丙烯板材表面局部泛白，殘留硫酸銨等化學物質；鋼筋混凝土筒壁與FRP纖維復合增強材料筒壁交界位置處發現鋼筋銹脹，致使混凝土保護層剝落、鋼筋外露，將筒壁其余位置外側涂料鑿除后，發現混凝土現狀基本完好，暫未發現明顯開裂、腐蝕及鋼筋外露等現象；內壁采用混凝土短梁進行支撐，短梁外表面采用PP聚丙烯板材防腐，現狀完好，與筒壁交接位置未發現開裂現象。

（3）附屬設施：通過現場勘察，鋼筋混凝土筒壁外側與鋼樓梯交接處連接件因硫酸銨溶液長期外流，導致銹蝕現象較為明顯，同時鋼平臺與鋼樓梯等鋼結構附屬設施存在不同程度的銹蝕現象。

2.2 結構構件尺寸的檢測與復核

現場對該DCC脫硫塔各段混凝土構件鋼筋配置、外徑尺寸以及筒壁厚度情況進行了抽樣檢測，檢測結果表明，該DCC脫硫塔各結構構件尺寸均與原始結構設計圖紙相符，說明該構筑物均按照設計圖紙施工。

2.3 結構構件主要材料性能檢測

2.3.1 混凝土碳化深度情況檢測

為了解長期酸性作業條件下對構筑物不同部位混凝土強度和內部鋼筋的耐久性是否產生影響，需測量混凝土構件的碳化深度，本次檢測采用電錘在受檢混凝土表面鉆取約直徑15 mm、深20 cm的孔洞，清除孔內及周邊灰塵碎屑等，在鑿開的砼表面滴或者噴1%的酚酞酒精溶液，用碳化深度測量尺檢測沒有變色的混凝土深度。檢測結果見圖2和表1。結果表明，筒壁混凝土構件的碳化深度在2.5~6.5 mm，碳化深度小于設計鋼筋保護層厚度（30 mm），對保護層厚度滿足設計要求的鋼筋耐久性無明顯影響，但對筒壁表面混凝土耐久性產生一定程度的影響。

圖2 碳化深度檢測照片

表1 混凝土碳化深度檢測結果

3.3.2 混凝土抗壓強度檢測結果

為了全面準確反映混凝土構件現有的實際強度，對該構筑物的混凝土構件依據國家標準《建筑結構檢測技術標準》（GB/T50344-2019）和行業標準《回彈法檢測混凝土強度技術規程》（JGJ/T 23-2011）的要求進行了非破損的回彈法抽樣檢測，對該構筑物分段選取選取12個位置，同時根據需要對受檢構件的碳化深度進行檢測，檢測結果表明，受檢構件由于混凝土服役時間較長，碳化深度測試結果為2.5~6.5 mm。表2的檢測結果表明，該構筑物所抽檢混凝土構件現齡期修正后抗壓強度推定值滿足C30的設計強度等級要求。

表2 混凝土構件現齡期抗壓強度檢測結果

2.3.3 混凝土中氯離子含量檢測

為了解構筑物混凝土中氯離子含量，依據行業標準《混凝土中氯離子含量檢測技術規程》（JGJ/T322-2013）6.2節的取樣要求對構筑物不同分段進行取樣檢測，每段分別在未發生銹脹開裂的筒壁混凝土內部（鋼筋保護層內側）取三組各不少于200 g、等質量的混凝土粉末，按照附錄D中酸溶性氯離子含量檢測方法進行檢測。表3的混凝土中氯離子含量檢測結果表明，該構筑物所抽檢筒壁混凝土中氯離子含量未超過《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2010）（2015年版）中對環境等級為二b類混凝土材料的氯離子含量的技術要求（0.15%）。

表3 混凝土中氯離子含量檢測結果

2.3.4 鋼筋銹蝕情況檢測

為了對該構筑物內部鋼筋銹蝕情況進行檢測，現場采用電鎬對表面混凝土進行剔鑿，砂紙打磨鋼筋表面，按照行業標準《混凝土中鋼筋檢測技術規程》（JGJ/T152-2019）5.4節中公稱直徑檢測的直接法采用游標卡尺對鋼筋打磨前、后狀態下的鋼筋直徑進行測量，表4的檢測結果表明，受檢構筑物鋼筋混凝土構件鑿除后外露鋼筋除銹打磨前和打磨后的實測直徑差值最大為0.19 mm，最小為0.01 mm。

表4 鋼筋銹蝕情況檢測結果

2.4 傾斜情況的檢測

現場采用高精度全站儀測量受檢構筑物的傾斜率，其原理和方法如下：根據《建筑變形測量規范》（JGJ8-2016）的要求，選擇兩個相互垂直的方向建立坐標系，分別測出這兩個方向構筑物頂部相對與底部的傾斜值，即可得到該構筑物的傾斜方向和傾斜率。表5的測量結果表明，受檢構筑物實測最大傾斜為2.8‰（南北方向），傾斜率滿足《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2019）中b級傾斜率的規范要求。

表5 受檢構筑物傾斜檢測結果

3 承載力驗算

按照現行國家有關標準規范要求，采用SAP2000計算軟件，結合實際使用情況及現場檢測結果，對受檢構筑物在重力載荷、設計壓力載荷、風載荷及溫度作用等共同作用下的配筋及軸向壓力進行驗算。依據現行國家規范，受檢構筑物在現有材料強度下進行各工況作用計算，目前狀態下，受檢構筑物在恒、活、風荷載及溫度作用組合的各種工況下，驗算結果見圖3所示，從計算結果可以看出，受檢構筑物的上部筒壁軸向壓應力和配筋計算結果均滿足設計及《高聳結構設計標準》（GB 50135-2019）、《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）（2015年版）的規范要求。

圖3 DCC脫硫塔承載力驗算結果

4 結構安全性評定

依據《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2019）中8.0.2條規定，對該受檢構筑物地基基礎安全性等級和上部承重結構、圍護結構承重部分安全性等級進行評級，取其中較低等級作為受檢構筑物的整體安全性等級，最終評定受檢構筑物的安全性等級為三級，不符合《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2019）的安全性要求，應采取措施或有極少數構件應立即采取措施。

5 結語

目前既有構筑物存在著很多因長期使用導致結構受損，需要經過實際現場數據檢測和計算分析來綜合評估該類既有構筑物的結構安全性，并且根據檢測結果來制定合理、有針對性的加固維修方案。檢測鑒定結果表明，該構筑物筒壁開孔附近長期外露硫酸銨溶液，筒壁外側附著大量硫酸銨結晶體，且外墻涂料已基本喪失防腐作用，內壁PP聚丙烯板材表面局部泛白，殘留硫酸銨等化學物質；鋼筋混凝土筒壁與FRP纖維復合增強材料筒壁交界位置處發現混凝土銹脹，致使鋼筋外露、表層混凝土剝落；該構筑物鋼筋混凝土筒壁外側與鋼筋樓梯交接處連接件因硫酸銨溶液長期外流，導致銹蝕現象較為明顯，同時鋼平臺與鋼樓梯等鋼結構附屬設施存在不同程度的銹蝕現象；根據結構承載力驗算結果，受檢構筑物的上部筒壁軸向壓應力和配筋計算結果均滿足設計及規范要求，在對該受檢構筑物筒壁銹脹區域進行耐久性加固，鋼樓梯連接件銹蝕位置、鋼平臺與鋼樓梯等鋼結構附屬設施等進行加固處理，以及對外筒壁進行重新涂裝處理后方可繼續使用。