殷廣慶

（中海油石化工程有限公司， 山東 濟(jì)南 250014）

0 引言

接XX集團(tuán)第三電廠電話通知，冷卻塔下部混凝土表面出現(xiàn)大面積脫落。應(yīng)業(yè)主要求，2011年3月5日到達(dá)現(xiàn)場。并于當(dāng)日下午會同XX集團(tuán)第三電廠和冷卻塔施工方的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，及施工監(jiān)理等相關(guān)人員，共同對第三電廠冷卻塔進(jìn)行了檢查，現(xiàn)將檢查情況和原因分析及處理建議匯報(bào)如下：

1 冷卻塔下部混凝土表面脫落情況

（1）最外圈部分淋水柱表面部分出現(xiàn)脫皮、石子外露，有一根柱水面以上至牛腿根部均有脫落，外側(cè)脫落嚴(yán)重，部分箍筋外漏，內(nèi)側(cè)相對較輕，南北方向?qū)Ρ?，南?cè)脫落嚴(yán)重，北側(cè)相對較輕?；炷撩撀浜穸纫话銥?0mm～20mm，最大厚度不超過30mm。水下部分未發(fā)現(xiàn)有混凝土脫落現(xiàn)象，且除最外圈淋水柱以外，其它柱均未發(fā)現(xiàn)有混凝土脫落現(xiàn)象。

（2）極個(gè)別梁外側(cè)有混凝土局部脫落現(xiàn)象，但面積不大，脫落厚度很小。梁底及梁內(nèi)側(cè)未發(fā)現(xiàn)。

（3）吸風(fēng)口（人字柱處）上環(huán)梁內(nèi)側(cè)挑檐混凝土表面大面積脫落，脫落厚度較大，觀感出現(xiàn)混凝土渣、松散，損傷嚴(yán)重。

（4）內(nèi)壁挑檐以上3～4模板高度范圍內(nèi)，約有一半面積的表面出現(xiàn)麻面、脫皮、凸凹不平，但厚度一般較淺，嚴(yán)重處石子外漏。

（5）最外圈Bs水槽臨近筒壁一側(cè)，發(fā)現(xiàn)有一處端部約1米長范圍內(nèi)上口出現(xiàn)混凝土脫落，且臨近筒壁一側(cè)較重，內(nèi)側(cè)逐漸減輕。

（6）根據(jù)監(jiān)理人員介紹，經(jīng)現(xiàn)場回彈測試混凝土強(qiáng)度還能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

現(xiàn)場部分實(shí)拍照片如下：

圖1 外側(cè)淋水柱表面大面積脫落，內(nèi)側(cè)柱基本完好

圖2 人字柱上環(huán)梁內(nèi)側(cè)挑檐混凝土大面積脫落

圖3 筒壁內(nèi)側(cè)根部混凝土表面局部脫落較嚴(yán)重

另外，檢查中還發(fā)現(xiàn)筒壁內(nèi)側(cè)有多處銹漬痕跡，主要是施工埋設(shè)的鐵件和綁扎鋼筋鐵絲外漏，在微咸水水蒸氣作用下銹蝕產(chǎn)生。

2 原因分析

從上述檢查情況來看，混凝土表面脫落部位集中發(fā)生在冷卻塔下部冷風(fēng)入口處，而且是冷卻塔內(nèi)部長期浸水或與水蒸氣長期接觸的部位?；炷帘砻鎿p傷的形態(tài)和發(fā)生的時(shí)間也完全符合凍融破壞的特征。初步分析判斷造成此次混凝土表面脫落的直接原因系凍融破壞造成。

通過對該冷卻塔的使用情況和類似工程案例資料分析對比，造成此次凍融破壞的主要原因分析如下：

2.1 工程案例：

就目前掌握的資料，類似這樣短期內(nèi)造成冷卻塔凍融破壞的工程案例在我國僅有一例：

東北某電廠冬季試車，由于長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)且多次開停車整改調(diào)試，造成冷卻塔凍融破壞，特別是淋水構(gòu)件破壞嚴(yán)重，淋水柱發(fā)生斷裂。

2.2 主要原因分析：

冷卻塔淋水面積系按照夏季最高氣溫時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)所需的冷卻水換熱量計(jì)算確定。在冬季氣溫較低時(shí)，我國北方寒冷地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)，在設(shè)計(jì)額定工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過對吸風(fēng)口的圍擋，適當(dāng)控制進(jìn)風(fēng)口的通風(fēng)面積，控制回水溫度和冷卻塔結(jié)冰現(xiàn)象，也能夠滿足安全運(yùn)行的要求[1]。但前提是運(yùn)行狀態(tài)一定要穩(wěn)定，否則必須隨著運(yùn)行負(fù)荷的變化及時(shí)調(diào)整冷卻塔進(jìn)風(fēng)口的通風(fēng)面積。避免反復(fù)凍融或者結(jié)冰過厚造成凍融破壞或淋水構(gòu)件因荷重過大而破壞。寒冷地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)盡量避免冬季氣溫在冰點(diǎn)以下時(shí)冷卻水換熱量過小的情況發(fā)生，否則在氣溫過低時(shí)凍害難以避免。

此次發(fā)生混凝土表面大面積脫落的冷卻塔，從啟用至今已經(jīng)過了2009、2010兩個(gè)冬季。這期間運(yùn)行狀況基本未達(dá)到設(shè)計(jì)額定運(yùn)行工況，一直是低負(fù)荷運(yùn)行，且運(yùn)行工況波動頻繁。09年冬季過后，僅在冷卻塔北側(cè)內(nèi)壁局部發(fā)現(xiàn)少量點(diǎn)狀脫落，基本沒有發(fā)生目測可以發(fā)現(xiàn)的凍融破壞。我們認(rèn)為造成此次混凝土表面大面積脫落的主要原因有以下幾個(gè)方面：

2.2.1 整個(gè)冬季長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，遠(yuǎn)未達(dá)到額定運(yùn)行工況且波動頻繁，造成冷卻水換熱量過小。2010年冬季氣溫過低，反復(fù)凍融形成凍害。

2.2.2 2009年冬季運(yùn)行工況與2010年基本相同，但凍害程度遠(yuǎn)低于2010年冬季。證明僅是冬季長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，山東地區(qū)（屬寒冷地區(qū)，而非嚴(yán)寒地區(qū)）冬季氣溫?zé)o明顯異常時(shí)，通常不會發(fā)生大的凍害。2010年冬季遇到幾十年未遇的冷冬，冬季氣溫異常偏低。這也是此次凍害形成的又一重要原因。

2.2.3 09年冬季的非正常運(yùn)行工況雖然基本沒有發(fā)生目測可以發(fā)現(xiàn)的凍融破壞，但是已經(jīng)造成了輕微的凍融損失。

前兩條是主要原因，加上第3條的積累，造成了這次混凝土表面大面積脫落集中暴發(fā)。這是發(fā)生本次凍融破壞的主要原因。另據(jù)了解得知，本工程混凝土表面采用的防腐蝕涂層非設(shè)計(jì)規(guī)定的冷卻塔專用高效防潮防水防腐涂料，而是采用了普通的非防水型涂料，也是造成本次混凝土表面大面積脫落的另一重要原因。

3 安全危害分析

3.1 淋水柱：

由于柱表面混凝土脫落，造成混凝土柱截面積減小，加上表面混凝土脫落后的裸露凹凸面混凝土在凍融作用下的強(qiáng)度損失，淋水柱的強(qiáng)度損失較大，已經(jīng)對冷卻塔淋水結(jié)構(gòu)的安全形成較大威脅，必須立即進(jìn)行加固處理[2]。

3.2 挑檐：

挑檐本身不是重要承重構(gòu)件，挑檐的損傷不會對塔筒結(jié)構(gòu)的安全造成大的影響。但是由于挑檐損傷嚴(yán)重，已經(jīng)影響了涼水塔正常使用。

3.3 塔筒內(nèi)壁：

塔筒內(nèi)壁損傷面積較大，但深度不大，且都在塔筒下部筒壁較厚處。由于塔筒本身剛度較大，雖然對塔筒強(qiáng)度形成一定的損失，但目前對塔筒安全威脅不大。

4 處理方案建議

針對損害情況，建議分別采取下述方案進(jìn)行處理：

4.1 淋水柱

對于表面混凝土脫落的淋水柱，建議采取全柱（水池頂面至牛腿根部）外包水泥基無收縮灌漿料，包裹厚度30～50mm。

施工時(shí)應(yīng)注意的問題：

4.1.1 施工前應(yīng)將水池內(nèi)水全部排空晾干；

4.1.2 柱表面松動的混凝土剔除并沖刷或清理干凈；

4.1.3 外漏鋼筋表面銹蝕清理干凈；

4.1.4 灌漿料應(yīng)澆灌密實(shí)，不得有空鼓、氣泡，表面應(yīng)平整光潔。

4.1.5 頂端應(yīng)做成向外傾斜45度的光滑斜面，嚴(yán)禁形成積水。

4.2 其它（包括梁側(cè)、塔筒內(nèi)壁、挑檐、水槽表面等）

其它表面混凝土脫落的部位，建議采取高強(qiáng)聚合物砂漿抹面。高強(qiáng)聚合物砂漿摻加多種高分子聚合物改性劑、膠粉及抗裂纖維，應(yīng)具有良好的施工和易性、粘接性、抗?jié)B性、抗剝落性、抗凍融性、抗碳化性、抗裂性、鋼筋阻銹性能并具有高強(qiáng)度等性能[3]。高強(qiáng)聚合物砂漿基本性能應(yīng)滿足或優(yōu)于下表的規(guī)定：

表1 基本性能指標(biāo)

4.2.1 施工時(shí)應(yīng)注意的問題：

1） 確定修補(bǔ)區(qū)域，其修補(bǔ)處理范圍應(yīng)比實(shí)際破損范圍向外擴(kuò)大100mm，切割或剔鑿出混凝土修補(bǔ)區(qū)域的垂直邊緣，其深度≥5mm（此深度按選定產(chǎn)品的要求確定）以免修補(bǔ)區(qū)域邊緣薄片化。

2） 將修補(bǔ)區(qū)域內(nèi)混凝土基層表面浮塵、油污清理干凈，并剔除疏松部分。

3） 清理修補(bǔ)區(qū)域內(nèi)裸露鋼筋表面的銹質(zhì)和雜物。

4） 將清理好的修補(bǔ)區(qū)域內(nèi)混凝土基層用混凝土界面處理劑進(jìn)行界面處理。

5） 用氣泵或水將處理過的修補(bǔ)區(qū)域內(nèi)混凝土基層表面清掃干凈，進(jìn)行下道工序時(shí)不得有明水存留。

6） 嚴(yán)格按照產(chǎn)品要求進(jìn)行攪拌、施工、養(yǎng)護(hù)。保證施工質(zhì)量。

4.2.2 在上述兩項(xiàng)工作完成后，建議對塔筒內(nèi)壁、上下環(huán)梁內(nèi)側(cè)及上環(huán)梁下側(cè)和下環(huán)梁上側(cè)、水池內(nèi)表面、淋水構(gòu)件外漏表面均重新涂刷冷卻塔專用高效防潮防水防腐涂料。

1）涂料要求：涂膜應(yīng)具有優(yōu)良附著力和粘結(jié)強(qiáng)度，優(yōu)異的耐水、耐化學(xué)藥品性，優(yōu)良的三防性能，漆膜致密性好，優(yōu)異的耐酸堿鹽性能，抗—40℃長期凍害。建議采用環(huán)氧、聚氨酯聚合物組成的高效防腐涂料或玻璃鱗片涂料[4]。干膜總厚度至少應(yīng)大于200μm。

2）施工時(shí)應(yīng)注意的問題：

涂刷前應(yīng)對涂刷面進(jìn)行全面檢查清理，所有混凝土基層有破損處和銹漬污染處均應(yīng)清除干凈并抹平。

在選定涂料正式訂購前，應(yīng)對涂料底漆進(jìn)行試刷?？蛇x取原有涂層完整的部位，用待定涂料底漆進(jìn)行試刷，驗(yàn)證待定涂料與原有涂層無任何不良反應(yīng)，并且結(jié)合牢固后方可批量采購施工[5]。

5 結(jié)論

本文以實(shí)際案例分析了導(dǎo)致冷卻塔下部混凝土表面脫落的原因，并針對性的提出了解決方案，指出了修復(fù)施工過程應(yīng)注意的問題。另外，筆者建議在日后的新建項(xiàng)目中，應(yīng)考慮針對凍融、凍害等氣候溫度影響制定完善施工方案，涂料方面應(yīng)以防潮防水防腐為主，避免后期使用中需要多次修復(fù)的情況出現(xiàn)。