天津某水泥鋼板倉結構質量檢測及分析

近年來，水泥工業隨著國內基礎設施的建設，有了長足的發展，又為散裝水泥運輸業的長足發展提供了很好的機遇。水路運輸散裝水泥具有成本低，效率快的特點，成為水泥運輸的重要組成部分。用于周轉的水泥筒倉具有占地面積小，經濟效益好，自動化程度高、流通費用低、倉儲物造價低、結構簡單、使用方便、保護環境等優點，廣泛應用于散裝水泥運輸。據不完全統計，全國擁有專用運輸船1812艘，各種散裝水泥庫39084個。其中一部分早期建設的水泥筒倉存在規范不完善、建設經驗欠缺等客觀問題，部分使用的筒倉有建設手續不完善，建設過程中沒有監督機構的監管，存在后期運營取證等問題。針對筒倉出現的這些問題，以天津某水泥筒倉為例，對其進行了檢測，針對檢測結果鑒定工程質量，鑒定結果得到了主管部門的認可，順利辦理了經營取證的問題。

1.工程概況

天津某水泥筒倉由支撐結構、倉壁結構、漏斗結構和倉頂組成。總倉容為5萬噸，由8個圓形鋼板筒倉組成。其中6座筒倉內徑16米筒壁高30.8米，倉頂高32.55米；2座筒倉內徑8米，筒壁高25.83米，倉頂高26.53米。地基采用鋼筋混凝土灌注樁，樁型尺寸為800/1000mm，樁長42m/30m，采用C35混凝土，筒倉基礎為混凝土環形基礎。從基礎頂至5.8米范圍在設計28個混凝土支撐柱用來支撐漏斗、筒體及上部設備設施，支撐結構為鋼筋混凝土支柱，支柱截面尺寸為800mm＊800mm、900mm＊900mm。5.8米以上倉壁為鋼板倉。平面布置見圖1所示。

2012年年底建成投入使用。投入使用以來，混凝土結構和鋼結構出現部分質量缺陷，若不及時檢測處理，將影響安全生產。

2.現狀調查檢測

圖3、混凝土立柱漏筋

圖4、混凝土脫落漏筋

調查了鋼板倉結構的基本情況、形式、連接，以及荷載變更情況；地基基礎、柱、梁等主要承重結構的工作狀態；基礎沉降程度（沉降觀測記錄）和其所處環境（必要時挖開檢查）；調查結構的環境條件、使用狀況、破損情況等。對鋼板倉的混凝土基礎進行外觀調查檢測，經現場調查，各儲倉梁、板、柱均存在不同程度的缺陷，見圖2-4。有些是施工瑕疵，有些是使用過程中造成的損傷。

3.沉降變形觀測

在水泥庫混凝土基礎墩均勻布設沉降位移監測點，采用三等水準點GPS008為高程起算點，將起算點與沉降監測點布設成閉合水準路線，采用二等水準進行閉合環觀測，平差后得到每期沉降觀測值。經檢測每個水泥儲存倉及散裝倉均整體穩定。

4.混凝土檢測

4.1 混凝土強度（回彈法）

為鑒定鋼板倉混凝土基礎和支撐架的強度，采用回彈法并進行鉆芯修正的辦法現場檢測。筒倉基礎及支撐架的設計混凝土強度為C35，采用每個構件選取5個測區，本工程檢驗批次及單個樣本的測區總數均滿足不少于10個測區的條件，混凝土強度推定值應按照下列公式進行計算：

n—測區數量（個）；

表1 各儲倉混凝土強度統計表

各儲倉混凝土強度檢測結果統計如表1。

根據現場檢測結果可知，各儲倉混凝土強度推定值均滿足設計要求。

4.2 混凝土碳化深度

回彈測量完畢后，在有代表性的測區上測量碳化深度值，測點數不少于構件測區數的30%，取其平均值作為該構件每個測區的碳化深度值。當碳化深度值極差大于2.0mm時，應在每一個測區分別測量碳化深度值。經檢測，筒倉混凝土的碳化深度均為零。

4.3 鋼筋配置及保護層厚度檢測

鋼筋配置及保護層厚度檢測根據文獻[3]規定采用非破損的方法，采用鋼筋探測儀現場檢測鋼筋配置和保護層厚度。通過對筒倉支撐柱雙向鋼筋分布和混凝土密室行進行分析二維和三維圖像可知，檢測區內鋼筋分布均勻且坐標清晰，混凝土內部未見較大孔洞，水平向鋼筋分布間距平均值為 180mm，豎向鋼筋分布間距平均值為 200mm，典型掃描圖像見圖5所示，鋼筋配置和混凝土保護層符合設計要求。

圖5、筒倉典型鋼筋分布掃描圖像

表2 構件混凝土中氯離子含量（占砂漿質量百分比）

4.4 混凝土中氯離子擴散情況

由于筒倉建成時間較長，現場構件混凝土配比未知，無法準確直接測量混凝土中的氯離子含量，因此膠凝按照膠凝材料與混凝土中砂漿質量比1：3計算，則混凝土中鋼筋銹蝕臨界氯離子濃度可換算為大氣區0.18%（按占混凝土中砂漿質量百分比計）。按構件類型隨機抽取代表性芯樣進行混凝土氯離子含量試驗，試驗檢測結果見下表所示。

根據現場檢測結果可知，所抽檢構件混凝土中氯離子含量從外到內逐漸降低，最外層氯離子含量濃度在0.09%～0.13%之間，未達到筋銹蝕臨界氯離子濃度，標明各部位構件鋼筋發生銹蝕的可能性很小。

5.鋼結構檢測

5.1 涂層厚度和附著力檢測

采用超聲波法對8個鋼板倉的倉體鋼材厚度進行檢測，在每個鋼板倉上抽取30個點，所得鋼材厚度檢測值均滿足設計要求值，現將檢測數據進行匯總。根據設計圖紙可知，鋼板倉倉壁的設計厚度為4mm。根據現場超聲波檢測所得的鋼板倉的倉壁厚度結果可知，所得8個倉的倉壁厚度平均值在4.28～4.34mm之間，滿足設計及規范要求。

鋼板倉倉體及焊縫處均進行防腐處理?，F場采用磁性測厚法對鋼板倉外壁的涂層防腐厚度進行測量，對每個鋼板倉選擇40個測點進行檢測，將各個鋼板倉倉壁涂層厚度檢測，根據鋼結構工程施工質量驗收規范對鋼結構防腐的涂層厚度規定可知，涂層總干膜厚度在150～400μm均滿足要求。根據檢測數據可知，現場所檢8個倉體倉壁防腐涂層均滿足規范要求的防腐要求。

5.2 鋼結構主體結構尺寸及構件變形分析

采用經緯儀全站儀對鋼板倉的外壁整體垂直度進行檢測，分別在每一個倉體的不同位置抽取三條縱軸線進行檢測，并將檢測結果進行計算，根據鋼結構工程施工質量驗收規范對鋼結構主體的整體垂直度要求可知，現場所檢8個鋼板倉倉體垂直度均滿足小于總高度的1/1000，并小于允許偏差25mm，滿足規范要求。

5.3 焊縫質量檢測

現場采用磁粉法對焊縫質量進行檢測，采用非熒光磁粉進行檢測。每個鋼板倉選擇三條焊縫進行檢測，根據現場檢測結果可知，所抽檢的24條焊縫質量完好，未出現影響焊縫質量的任何裂紋及白點。滿足規范要求。

6.結論

應用與本項目的檢測方法符合相關規范的要求，資料詳實、內容全面、檢測方法得當、數據分析合理、評估結論可信。通過檢測結果還提出了使用方面的建議。運營過程中嚴格控制接岸區域的荷載，保證碼頭及岸坡的穩定性，船舶作業時嚴格控制船舶對碼頭的沖擊影響。對鋼板倉的基礎沉降及變形進行定期觀測，確保長期作業結構的安全穩定。建議對混凝土結構耐久性及鋼結構的耐久性進行定期檢測，確保出現問題及時修復。出具了竣工驗收意見，得到的質監部門的認可。本文檢測方法可為今后類似工程提供參考。