浅谈冷却塔结构安全性检测与鉴定

于啸宇 赵 龙

（黑龙江省建设技术发展中心，黑龙江 哈尔滨 150001）

1 工程概况

该电厂建于1984年6月，隶属于中国华电集团公司，位于哈尔滨市区，厂区环境优美、空气清新，为哈尔滨市乃至黑龙江省的工农业生产和经济振兴提供了强大的能源支持。冷却塔是电厂工业循环水冷却的重要设施，同时也是电厂内重要的标志性构筑物。

3 #冷却塔建于1996年，位于主厂区院内，到目前已经运行15年，该塔主体结构为混凝土结构双曲线冷却塔，地震设防为6度，塔筒和斜支柱为300#混凝土，且抗冻标号为D250、抗渗标号为S6。塔筒高度为135m。

2 检测与鉴定依据

2.1 《建设工程质量鉴定委托申请表》

2.2 设计规范

《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001（2006版）

《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010

《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2006

《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002

《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010

3 现场检测及工程质量现状勘查

我单位依据委托方委托的内容于2011年11月22日起，安排了专业的检测技术人员进驻现场，分别对各检测内容进行了细致排查检测，现将所检测的具体内容做如下阐述：

3.1 结构质量现状调查

3.1.1 冷却塔人字柱、下环梁

经实际勘查检测，塔筒下环梁，由于长期受水冲蚀，加之多年的冻融循环等不利因素影响，检测过程中发现下环梁靠近塔筒内侧的钢筋保护层已经成片开裂脱落，同时有析碱泛白现象，并且环梁下排钢筋已经完全暴漏出来。经实际检测其碳化深度，碳化深度已经达到20mm～32mm之间，碳化深度已至钢筋表面，钢筋钝化膜开始遭到了破坏，严重影响了钢筋抗腐蚀程度。

由于破坏位置多为下环梁角部，此部位钢筋由于受氧气双向扩散，锈蚀速率更快，因此实际检测过程中发现，塔筒下环梁内侧角部钢筋锈蚀更为严重，产生很多延筋裂缝，甚至有部分角部钢筋已经蹦开，主要是由于箍筋锈蚀断裂引起的。

3.1.2 淋水构件梁、柱

经实际勘查检测，塔筒内8.1m标高处的淋水构件梁，由于长期受水侵蚀，构件混凝土的毛细孔内使终充满水，很难与外界空气相接处，所以碳化也较人字柱和下环梁位置轻微，淋水构件梁存在较完好，只是梁构件端头位置受水流长期冲刷，混凝土有剥落现象。

3.1.3 冷却塔内、外壁检测

经实际勘查检测，塔筒内壁碳化较轻微，主要是由于塔筒内壁湿度很大，内壁几乎一直处于湿的状态，所以碳化深度同上部所提到的淋水构件基本相同。而塔筒外侧则与内壁截然相反，碳化较严重，塔筒外部混凝土受降雨和内部循环水流的影响，已经产生溶蚀性混凝土腐蚀。

由于该冷却塔附近有排烟系统，SO2、CO2等一些酸性气体浓度较高，对冷却塔产生酸性腐蚀，所以塔体损坏最严重的部位，也就出现在上述所提及的部位，人字柱、塔筒外壁等部位。

在钻芯法进行混凝土强度取芯过程中发现，混凝土芯样沿筒壁水平方向有逐层破坏迹象，并且断面处有析碱泛白现象，这主要是由于混凝土在一定压力流动软水作用下，形成的软水腐蚀。

软水腐蚀的主要原因是水泥在水化过程中产生大量Ca(OH)2。密实性较差、渗透性较大的混凝土，在一定压力的流动软水作用下，Ca(OH)2会不断溶出并流失。这一方面使水泥石变得孔隙增多，变得酥松；另一方面使水泥石的碱度降低。而水泥水化物如水化硅酸钙、水化铝酸钙等只有在一定的碱度环境中才能稳定存在。所以，Ca(OH)2的不断溶出又导致其他水化物的分解熔融，最终使水泥石破坏。

随着Ca(OH)2的不断流失，混凝土的抗压强度不断下降。当以CaO计的Ca(OH)2溶出量为25%时，抗压强度将下降35.8%，溶出量更大，抗拉强度下降更大，最大达66.4%。

雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水都属于软水。在流动及压力水作用下的软水才会引起水溶性侵蚀，这种腐蚀在多种建筑物中都能看到。

结论

根据现场实际检测、勘察与计算结果对比分析，现对既有冷却塔结构现状做如下阐述：根据实际检测数据得出，塔壁混凝土强度等级可评定为C20，人字柱混凝土强度等级可评定为C25；根据《工业厂房可靠性鉴定标准》GBJ 144-90规定，该冷却塔鉴定等级可评定为C级，也就是：主要子项略低于或不符合国家现行标准规范要求，应采取适当措施；个别次要子项严重不符合国家现行标准规范要求，应采取措施。

建议

我方对3#冷却塔进行检测鉴定过程，委托方正安排专业的施工队伍进行塔筒内壁涂刷氰凝防水、防腐材料进行维修，我方建议维修过程应着重加强塔壁孔洞和模板接缝等处的处理，涂刷防水、防腐涂料前应用微膨胀的胶凝材料进行孔洞灌缝封堵，然后进行防水、防腐涂料的涂刷。

建议加强施工过程中的检查，对冷却塔内壁做好防水、防腐工作，以避免流水对冷却塔内壁混凝土造成进一步的软水腐蚀。对已产生沿筋裂缝的混凝土构件（如冷却塔下环梁）进行耐久性加固，加固前需对原有钢筋进行除锈或是替换处理。冷却塔人字柱应采取耐久性修复措施，建议彩挂网喷涂高强聚合物砂浆方式进行耐久性修复。冷却塔内部淋水构件，破坏严重的预制构件梁，应立即进行替换。内部柱应进行可靠性恢复处理，建议采取同人字柱相同的处理方式。塔筒外壁喷涂砂浆脱落或不稳定部分应铲除重新进行修复。建议至少每隔三年对3#冷却塔进行一次安全性、耐久性检测鉴定耐久性加固维修设计、加固维修施工应聘请有相应资质的单位进行。

[1]民用建筑可靠性鉴定标准（GBJ144－90），北京：中国建筑工业出版社.

[2]建筑结构检测技术标准（GB/T50344-2004），北京：中国建筑工业出版社.