某石油精炼厂-DCC脱硫塔安全性检测鉴定评估

陈力莹，员作义

（陕西省建筑科学研究院有限公司，陕西 西安 710082）

1 工程概况

某石油精炼厂内DCC脱硫塔建造年代为2011年，总高度为60 m，下部30 m主体材料为钢筋混凝土结构，上部30 m主体材料为FRP纤维复合增强材料。下部钢筋混凝土结构直径7.2 m，内径6.6 m，壁厚300 mm，混凝土强度等级为C30，环壁钢筋保护层厚度为30 mm，基础部分混凝土强度为C30。外墙面采用喷（刷）外墙涂料，6 mm厚1：2.5水泥砂浆粉面，水刷带出小麻面，12 mm厚1：3水泥砂浆打底，刷界面处理剂一道。

该构筑物在使用过程中硫铵溶液长期泄漏，致使塔体钢筋混凝土受到不同程度的腐蚀，为保证该构筑物后续安全使用，受建设单位委托，特对该DCC脱硫塔进行全方位检测鉴定，并针对存在安全隐患提出加固处理建议。

2 检测结果

2.1 基本现状调查

根据国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2019）第9.2.1条规定，工业构筑物现状的调查和检测，主要包括地基基础、筒壁及支承结构、附属设施三个部分。现场检测照片如图1所示。

图1 现场检测照片

（1）地基基础：通过对构筑物地基基础的现状勘察可知：该构筑物底部周边硬化地面无明显开裂、积水迹象，上部钢筋混凝土结构暂未发现与地基基础相关的损伤。

（2）筒壁及支承结构：通过现场勘察，该构筑物结构形式较为合理，呈圆形布置；钢筋混凝土筒壁采用喷（刷）外墙涂料作为防护层，筒壁内侧采用PP聚丙烯板材作为防护层。目前状态下，筒壁开孔附近长期外露硫酸铵溶液，筒壁外侧附着大量硫酸铵结晶体，且外墙涂料已基本丧失防腐作用，内壁PP聚丙烯板材表面局部泛白，残留硫酸铵等化学物质；钢筋混凝土筒壁与FRP纤维复合增强材料筒壁交界位置处发现钢筋锈胀，致使混凝土保护层剥落、钢筋外露，将筒壁其余位置外侧涂料凿除后，发现混凝土现状基本完好，暂未发现明显开裂、腐蚀及钢筋外露等现象；内壁采用混凝土短梁进行支撑，短梁外表面采用PP聚丙烯板材防腐，现状完好，与筒壁交接位置未发现开裂现象。

（3）附属设施：通过现场勘察，钢筋混凝土筒壁外侧与钢楼梯交接处连接件因硫酸铵溶液长期外流，导致锈蚀现象较为明显，同时钢平台与钢楼梯等钢结构附属设施存在不同程度的锈蚀现象。

2.2 结构构件尺寸的检测与复核

现场对该DCC脱硫塔各段混凝土构件钢筋配置、外径尺寸以及筒壁厚度情况进行了抽样检测，检测结果表明，该DCC脱硫塔各结构构件尺寸均与原始结构设计图纸相符，说明该构筑物均按照设计图纸施工。

2.3 结构构件主要材料性能检测

2.3.1 混凝土碳化深度情况检测

为了解长期酸性作业条件下对构筑物不同部位混凝土强度和内部钢筋的耐久性是否产生影响，需测量混凝土构件的碳化深度，本次检测采用电锤在受检混凝土表面钻取约直径15 mm、深20 cm的孔洞，清除孔内及周边灰尘碎屑等，在凿开的砼表面滴或者喷1%的酚酞酒精溶液，用碳化深度测量尺检测没有变色的混凝土深度。检测结果见图2和表1。结果表明，筒壁混凝土构件的碳化深度在2.5~6.5 mm，碳化深度小于设计钢筋保护层厚度（30 mm），对保护层厚度满足设计要求的钢筋耐久性无明显影响，但对筒壁表面混凝土耐久性产生一定程度的影响。

图2 碳化深度检测照片

表1 混凝土碳化深度检测结果

3.3.2 混凝土抗压强度检测结果

为了全面准确反映混凝土构件现有的实际强度，对该构筑物的混凝土构件依据国家标准《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2019）和行业标准《回弹法检测混凝土强度技术规程》（JGJ/T 23-2011）的要求进行了非破损的回弹法抽样检测，对该构筑物分段选取选取12个位置，同时根据需要对受检构件的碳化深度进行检测，检测结果表明，受检构件由于混凝土服役时间较长，碳化深度测试结果为2.5~6.5 mm。表2的检测结果表明，该构筑物所抽检混凝土构件现龄期修正后抗压强度推定值满足C30的设计强度等级要求。

表2 混凝土构件现龄期抗压强度检测结果

2.3.3 混凝土中氯离子含量检测

为了解构筑物混凝土中氯离子含量，依据行业标准《混凝土中氯离子含量检测技术规程》（JGJ/T322-2013）6.2节的取样要求对构筑物不同分段进行取样检测，每段分别在未发生锈胀开裂的筒壁混凝土内部（钢筋保护层内侧）取三组各不少于200 g、等质量的混凝土粉末，按照附录D中酸溶性氯离子含量检测方法进行检测。表3的混凝土中氯离子含量检测结果表明，该构筑物所抽检筒壁混凝土中氯离子含量未超过《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）（2015年版）中对环境等级为二b类混凝土材料的氯离子含量的技术要求（0.15%）。

表3 混凝土中氯离子含量检测结果

2.3.4 钢筋锈蚀情况检测

为了对该构筑物内部钢筋锈蚀情况进行检测，现场采用电镐对表面混凝土进行剔凿，砂纸打磨钢筋表面，按照行业标准《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T152-2019）5.4节中公称直径检测的直接法采用游标卡尺对钢筋打磨前、后状态下的钢筋直径进行测量，表4的检测结果表明，受检构筑物钢筋混凝土构件凿除后外露钢筋除锈打磨前和打磨后的实测直径差值最大为0.19 mm，最小为0.01 mm。

表4 钢筋锈蚀情况检测结果

2.4 倾斜情况的检测

现场采用高精度全站仪测量受检构筑物的倾斜率，其原理和方法如下：根据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）的要求，选择两个相互垂直的方向建立坐标系，分别测出这两个方向构筑物顶部相对与底部的倾斜值，即可得到该构筑物的倾斜方向和倾斜率。表5的测量结果表明，受检构筑物实测最大倾斜为2.8‰（南北方向），倾斜率满足《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2019）中b级倾斜率的规范要求。

表5 受检构筑物倾斜检测结果

3 承载力验算

按照现行国家有关标准规范要求，采用SAP2000计算软件，结合实际使用情况及现场检测结果，对受检构筑物在重力载荷、设计压力载荷、风载荷及温度作用等共同作用下的配筋及轴向压力进行验算。依据现行国家规范，受检构筑物在现有材料强度下进行各工况作用计算，目前状态下，受检构筑物在恒、活、风荷载及温度作用组合的各种工况下，验算结果见图3所示，从计算结果可以看出，受检构筑物的上部筒壁轴向压应力和配筋计算结果均满足设计及《高耸结构设计标准》（GB 50135-2019）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015年版）的规范要求。

图3 DCC脱硫塔承载力验算结果

4 结构安全性评定

依据《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2019）中8.0.2条规定，对该受检构筑物地基基础安全性等级和上部承重结构、围护结构承重部分安全性等级进行评级，取其中较低等级作为受检构筑物的整体安全性等级，最终评定受检构筑物的安全性等级为三级，不符合《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2019）的安全性要求，应采取措施或有极少数构件应立即采取措施。

5 结语

目前既有构筑物存在着很多因长期使用导致结构受损，需要经过实际现场数据检测和计算分析来综合评估该类既有构筑物的结构安全性，并且根据检测结果来制定合理、有针对性的加固维修方案。检测鉴定结果表明，该构筑物筒壁开孔附近长期外露硫酸铵溶液，筒壁外侧附着大量硫酸铵结晶体，且外墙涂料已基本丧失防腐作用，内壁PP聚丙烯板材表面局部泛白，残留硫酸铵等化学物质；钢筋混凝土筒壁与FRP纤维复合增强材料筒壁交界位置处发现混凝土锈胀，致使钢筋外露、表层混凝土剥落；该构筑物钢筋混凝土筒壁外侧与钢筋楼梯交接处连接件因硫酸铵溶液长期外流，导致锈蚀现象较为明显，同时钢平台与钢楼梯等钢结构附属设施存在不同程度的锈蚀现象；根据结构承载力验算结果，受检构筑物的上部筒壁轴向压应力和配筋计算结果均满足设计及规范要求，在对该受检构筑物筒壁锈胀区域进行耐久性加固，钢楼梯连接件锈蚀位置、钢平台与钢楼梯等钢结构附属设施等进行加固处理，以及对外筒壁进行重新涂装处理后方可继续使用。