摘　要:介紹了自流密實混凝土運用于130 m鋼筋混凝土煙囪加固的工程實例,重點對加固方案、施工工藝、質(zhì)量控制與檢驗進(jìn)行了探討,實踐證明加固效果好。
   自流密實混凝土(Self Compacting Concrete,簡稱SCC)也有人稱為高流態(tài)混凝土(Highly Fluidized Concrete),指混凝土拌合物主要靠自重,不需要振搗即可充滿模型和包裹鋼筋,屬于高性能混凝土的一種。該混凝土流動性好,具有良好的施工性能和填充性能,而且骨料不離析,混凝土硬化后具有良好的力學(xué)性能和耐久性,能夠較好地解決普通混凝土施工的過振和漏振,并能有效防止混凝土振搗施工造成的“跑?！?、支架移位及振搗噪聲等問題,能夠顯著提高混凝土的施工速度,確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。由于加固工程的復(fù)雜性和特殊性,自流密實混凝土以其優(yōu)良的性能在加固工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用,本文通過運用自流密實混凝土加固130m煙囪的實例,介紹自流密實混凝土加固特種結(jié)構(gòu)的施工工藝,質(zhì)量的控制與檢驗,以期對其他工程起到借鑒的作用。
   1　工程概況
   某鋼廠焦化廠新2號混凝土煙囪設(shè)計高度為130 m(圖1)。煙囪上口外徑4.85 m,地面處外徑為10.4 m,筒身坡度由上至下為2.0%~2.3%,筒壁最厚處為底部400 mm,最薄處為頂部160 mm。煙囪進(jìn)口處煙氣溫度約220℃,主導(dǎo)風(fēng)向北偏西。設(shè)計基本風(fēng)壓值為0.35 kN/m²。
   煙囪基礎(chǔ)采用人工挖孔灌注樁,設(shè)計樁身極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于8 760 kN?；A(chǔ)采用C20混凝土,筒身20 m以下采用C30混凝土,20 m以上采用C25混凝土,筒身環(huán)向鋼筋保護(hù)層厚30 mm。隔熱層采用100 mm厚高爐渣;內(nèi)襯厚115 mm,采用MU7.5普通黏土磚及m².5混合砂漿砌筑而成。
   煙囪內(nèi)部于2005年發(fā)生過一次爆炸事故,造成局部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯損傷,影響到該結(jié)構(gòu)的正常使用,須對其進(jìn)行加固處理(圖2)。

   2　工程檢測
   2.1　地基基礎(chǔ)檢測與評定地基基礎(chǔ)檢測中,采用高精度經(jīng)緯儀對煙囪結(jié)構(gòu)的傾斜進(jìn)行測量,測量結(jié)果如圖3所示(檢測值中包含施工誤差)。結(jié)構(gòu)變形測量結(jié)果表明,煙囪主體結(jié)構(gòu)的傾斜值(含施工誤差)小于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 50007-2002)中要求的傾斜變形允許值:[0.004L=520 mm]。
   檢測結(jié)果說明,該煙囪結(jié)構(gòu)地基穩(wěn)定,基礎(chǔ)工作狀態(tài)正常。
   2.2　雷達(dá)檢測
   采用RIS-2k-A型精密雷達(dá)檢測探傷儀,對煙囪的混凝土裂縫、缺陷、破損程度以及內(nèi)部襯砌體破損度等情況進(jìn)行現(xiàn)場檢測。在煙囪的底座、中部的休息平臺和破壞比較嚴(yán)重的14~16m區(qū)段,采用從右至左環(huán)向掃描,對煙囪其他區(qū)段則采用沿鐵梯附近從上至下垂直掃描檢測。檢測結(jié)果表明,煙囪混凝土結(jié)構(gòu)存在多處縱、橫向裂縫,且煙囪局部混凝土存在不密實及缺損現(xiàn)象,煙囪內(nèi)部襯砌體多處出現(xiàn)裂縫、破損以及局部坍塌現(xiàn)象。從煙囪結(jié)構(gòu)主體損傷程度分析,離地約15m位置為受損最嚴(yán)重區(qū)域,該處混凝土損傷的主要原因為結(jié)構(gòu)遭受爆炸力破壞后形成。
   采用RIS-2k-A型精密雷達(dá)檢測探傷儀,在煙囪表面的不同高度處選取8個測區(qū)對煙囪鋼筋位置、數(shù)量、保護(hù)層厚度進(jìn)行抽查,經(jīng)探測顯示,由于施工質(zhì)量的原因,鋼筋的位置有少許偏差,鋼筋直徑10~Φ22,鋼筋間距120~200mm,保護(hù)層厚度25~40mm,表明鋼筋位置、數(shù)量及保護(hù)層厚度數(shù)據(jù)基本滿足設(shè)計要求。
   2.3　混凝土強度檢測
   現(xiàn)場采用回彈法對煙囪結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度進(jìn)行抽檢,煙囪混凝土的設(shè)計強度等級為C25~C30,但檢查結(jié)果顯示,實際混凝土強度等級不足C20,抗壓強度值低于設(shè)計要求。
   2.4　對煙囪進(jìn)行外觀缺陷、構(gòu)造等檢測
   對筒壁進(jìn)行外觀查測發(fā)現(xiàn),標(biāo)高約15m處(靠鐵梯左側(cè))沿水平向共有8處明顯的孔洞及缺陷,局部已露出縱、橫向鋼筋,孔洞及缺陷處間有多處不規(guī)則裂縫連接,縫寬約1~3mm,如圖4所示。

   筒壁有多處細(xì)裂縫存在,縫寬0.1~0.5mm不等。對其他圍護(hù)構(gòu)件檢測:中部走道銹蝕較嚴(yán)重,欄桿及走道局部有變形及鋼件缺失現(xiàn)象,此外兩盞航標(biāo)燈也已損毀。對煙囪頂口檢測可知,頂口處混凝土基本完好,但頂口以下2~2.6m襯砌部分已坍塌,部分則嚴(yán)重?fù)p壞,2.6m以下的襯砌體可見有明顯裂縫(具體情形如圖5~圖7所示)。

   3　加固方案
   此煙囪加固工程為薄壁圓筒體,且內(nèi)需配鋼筋網(wǎng),混凝土施工時根本無法使用振搗器,容易出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象,所以考慮采用自流密實混凝土加固。
   1)將煙囪受損嚴(yán)重部位的明顯疏松、麻面區(qū)混凝土充分鑿除,附近區(qū)域的混凝土適度鑿毛處理,并用壓力水沖洗,然后裝模板,用具有高強度、無收縮、自流密實成型的混凝土(摻加水泥用量16%的“ZM”外加劑)澆筑損傷區(qū)域,養(yǎng)護(hù)7 d。
   2)對煙囪表面裂縫進(jìn)行灌膠封閉處理,對大于0.2mm的裂縫采用結(jié)構(gòu)灌縫膠進(jìn)行壓力灌注封閉。
   3)對煙囪整體結(jié)構(gòu)采用外包自流密實混凝土法及外包型鋼法進(jìn)行加固處理,加固后對外包型鋼區(qū)煙囪表面采用復(fù)合砂漿抹面封閉處理。
   4)修復(fù)煙囪內(nèi)部襯砌及隔熱層,襯砌損壞區(qū)及坍落區(qū)均應(yīng)重做襯砌及隔熱層,且應(yīng)注意新老襯砌的搭接。在處理襯砌及隔熱層時,內(nèi)部可見混凝土壁疏松或孔洞區(qū),均應(yīng)按上述方法采用自流密實混凝土重新澆筑密實。
   5)加固煙囪綁扎鋼筋網(wǎng),水平筋-22@150及縱筋-22@150,煙囪表面8@500銷釘梅花狀遍布,植入10d(d為鋼筋直徑)。具體加固見圖8。

   4　施工工藝
   自流密實混凝土加固煙囪按下列工序進(jìn)行:1)施工準(zhǔn)備工作;2)煙囪混凝土表面處理;3)植剪切銷釘;4)安裝鋼筋網(wǎng);5)澆筑自流密實混凝土;6)后期的養(yǎng)護(hù)。
   4.1　施工準(zhǔn)備工作
   1)搭設(shè)腳手架作為施工工作面;
   2)根據(jù)施工現(xiàn)場和被加固煙囪的實際情況擬訂施工方案,確定加固施工組織設(shè)計;
   3)對所使用的自流密實混凝土、鋼筋、抗剪切銷釘、砂漿以及相關(guān)機具做好施工前的準(zhǔn)備工作。
   4.2　煙囪混凝土表面處理
   采用自流密實混凝土鋼筋網(wǎng)加固法加固時,原構(gòu)件的表面狀態(tài)是影響界面粘結(jié)性能的重要因素。因此在加固前,必須對煙囪表面進(jìn)行適度處理,使之形成完整、干凈、適度粗糙的表面。
   1)對煙囪的側(cè)面進(jìn)行打磨,將受損嚴(yán)重部位的明顯疏松、麻面區(qū)混凝土充分鑿除,對附近區(qū)域的混凝土適度鑿毛處理使之露出骨料層,形成適度粗糙表面。
   2)用高壓水將打磨的粗糙表面上的粉塵以及殘存污漬清洗干凈,同時起提前濕潤的作用。
   4.3　植入剪切銷釘
   在煙囪體內(nèi)植入銷釘?shù)哪康氖翘岣咴炷僚c新增混凝土界面的抗剪能力并對即將要綁扎的鋼筋網(wǎng)起部分固定作用,本次加固中所用銷釘采用8@500,錨固深度為10d,具體見圖9。

   1)銷釘制作:將直徑為8 mm的鋼筋截斷成100 mm,將每個銷釘彎成“L”形,“L”形短邊為銷釘外露長度大約20 mm,“L”形長邊為銷釘?shù)闹踩肷疃燃s80 mm;
   2)按設(shè)計要求對煙囪表面的植筋位置進(jìn)行放線定位;
   3)鉆孔:采用電錘鉆孔,鉆孔深度為銷釘植入深度加10 mm,鉆孔直徑為銷釘直徑加8 mm;
   4)清孔:用高壓空氣壓縮機對所鉆孔洞進(jìn)行清理;
   5)注入無機植筋膠并植入銷釘;
   6)養(yǎng)護(hù):植筋后待無機植筋膠終凝后養(yǎng)護(hù)1 d,進(jìn)行下一步鋼筋網(wǎng)的綁扎。
   加固方案中其他部位的植筋要求必須符合設(shè)計要求和相關(guān)規(guī)程要求。
   4.4　煙囪表面安裝鋼筋網(wǎng)
   1)加固采用的鋼筋品種、性能均應(yīng)符合設(shè)計要求,按照設(shè)計尺寸下料。
   2)應(yīng)先將與煙囪側(cè)面銷釘固定的水平鋼筋綁扎,然后再綁扎縱筋。
   3)按照設(shè)計要求定位放線后,在煙囪表面焊接鋼筋網(wǎng),鋼筋均應(yīng)焊接10d封閉。
   4)新增混凝土的縱筋與基礎(chǔ)須采用植筋技術(shù)連接錨固,縱筋應(yīng)錨入下部基礎(chǔ)中40d。
   5)鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格間距以及鋼筋網(wǎng)與煙囪混凝土表面的距離也要按照設(shè)計圖紙進(jìn)行控制。
   4.5　澆筑自流密實混凝土
   1)本次加固采用的自流密實混凝土內(nèi)摻有占水泥用量16%的“ZM”外加劑,粗骨料粒徑5~10 mm,細(xì)骨料為中砂,設(shè)計強度等級為C35。
   2)澆筑前應(yīng)在模板內(nèi)灑水濕潤,并在模板外部作適當(dāng)敲擊,選擇堅固、剛度大、接縫少而嚴(yán)密不漏漿的大型模板。
   3)澆筑過程中因垂直高度過大,采用導(dǎo)管法澆筑,用直通到底部的豎管澆筑自流密實混凝土,在向上提管的過程中,管口始終埋在已經(jīng)澆筑的混凝土內(nèi)部。
   4.6　養(yǎng)　護(hù)
   由于自流密實混凝土與普通混凝土相比,其表面泌水量少,甚至沒有泌水,為了減少混凝土的水分散失和塑性開裂,應(yīng)加強養(yǎng)護(hù)。
   在養(yǎng)護(hù)的過程中,應(yīng)及時澆水保持混凝土表面的濕潤狀態(tài),使混凝土能夠及時散熱和充分水化,避免外部環(huán)境和混凝土內(nèi)部的溫差過大而產(chǎn)生裂縫。
   5　質(zhì)量控制與檢驗
   為了保障自流密實混凝土質(zhì)量,采取了一系列的措施。
   1)粗骨料粒徑控制在5~10 mm,有效地保證了拌合物的間隙通過性,減小了拌合物的流動阻力。細(xì)骨料采用中砂,混凝土的強度、彈性模量和黏聚性得到保障。摻入占水泥用量16%的“ZM”外加劑,使混凝土在較低的水膠比下獲得適宜的黏度、良好的流動性、黏聚性和保塑性,實現(xiàn)了自流密實所需的工作性。
   2)考慮到加固的煙囪為高度較大的豎向構(gòu)件,而且自流密實混凝土流動性較大,其對模板的側(cè)壓力比普通混凝土大,所以選用堅固、剛度大、接縫少而嚴(yán)密不漏漿的大型模板。
   3)因煙囪表面新加鋼筋配筋比較密集,而且垂直澆筑高度過大,為防止自流密實混凝土在垂直澆筑中因高度過大產(chǎn)生離析現(xiàn)象,或被鋼筋打散使混凝土不連續(xù),所以澆筑采用導(dǎo)管法控制其澆筑的質(zhì)量。由于工作面小,因此應(yīng)事先做好施工組織工作,確保自流密實混凝土在入模之前保持其工作性。
   4)硬化混凝土表面砂漿層厚度控制在15mm以內(nèi),目的是保證自流密實混凝土拌合物的黏聚性良好,使?jié)仓尚秃蟮挠不炷辆哂辛己玫木|(zhì)性。
   5)采用外包自流密實混凝土加固煙囪時,新老混凝土能否很好地工作在很大程度上取決于新老混凝土界面的粘結(jié)性能。因此,新老混凝土的界面粘結(jié)質(zhì)量是整個加固工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵點。在影響截面粘結(jié)效果的諸多因素中,老混凝土表面的粗糙度最為顯著。在加固以前,采用切槽法進(jìn)行表面處理,切槽深度5~10 mm,寬度20~30 mm,將老混凝土表面的粗糙度控制在4~5 mm,使之形成完整、干凈、適度粗糙的表面,即能夠得到滿意的粘結(jié)效果。
   6　結(jié)　論
   本文介紹了采用自流密實混凝土加固130 m煙囪的工程實例,實踐證明,用自流密實混凝土加固構(gòu)件時能有效地解決傳統(tǒng)混凝土施工中漏振、過振以及鋼筋密集難以振搗等問題,大幅度降低了工人的勞動強度,降低了人工費用,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益,降低了環(huán)境噪聲,改善了工作環(huán)境,節(jié)省了電力能源,能大量利用工業(yè)廢料做礦物摻合料,有利于環(huán)境保護(hù),具有廣泛的應(yīng)用前景,同時也為這種方法在混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的推廣提供了借鑒。