天津某水泥钢板仓结构质量检测及分析

近年来，水泥工业随着国内基础设施的建设，有了长足的发展，又为散装水泥运输业的长足发展提供了很好的机遇。水路运输散装水泥具有成本低，效率快的特点，成为水泥运输的重要组成部分。用于周转的水泥筒仓具有占地面积小，经济效益好，自动化程度高、流通费用低、仓储物造价低、结构简单、使用方便、保护环境等优点，广泛应用于散装水泥运输。据不完全统计，全国拥有专用运输船1812艘，各种散装水泥库39084个。其中一部分早期建设的水泥筒仓存在规范不完善、建设经验欠缺等客观问题，部分使用的筒仓有建设手续不完善，建设过程中没有监督机构的监管，存在后期运营取证等问题。针对筒仓出现的这些问题，以天津某水泥筒仓为例，对其进行了检测，针对检测结果鉴定工程质量，鉴定结果得到了主管部门的认可，顺利办理了经营取证的问题。

1.工程概况

天津某水泥筒仓由支撑结构、仓壁结构、漏斗结构和仓顶组成。总仓容为5万吨，由8个圆形钢板筒仓组成。其中6座筒仓内径16米筒壁高30.8米，仓顶高32.55米；2座筒仓内径8米，筒壁高25.83米，仓顶高26.53米。地基采用钢筋混凝土灌注桩，桩型尺寸为800/1000mm，桩长42m/30m，采用C35混凝土，筒仓基础为混凝土环形基础。从基础顶至5.8米范围在设计28个混凝土支撑柱用来支撑漏斗、筒体及上部设备设施，支撑结构为钢筋混凝土支柱，支柱截面尺寸为800mm＊800mm、900mm＊900mm。5.8米以上仓壁为钢板仓。平面布置见图1所示。

2012年年底建成投入使用。投入使用以来，混凝土结构和钢结构出现部分质量缺陷，若不及时检测处理，将影响安全生产。

2.现状调查检测

图3、混凝土立柱漏筋

图4、混凝土脱落漏筋

调查了钢板仓结构的基本情况、形式、连接，以及荷载变更情况；地基基础、柱、梁等主要承重结构的工作状态；基础沉降程度（沉降观测记录）和其所处环境（必要时挖开检查）；调查结构的环境条件、使用状况、破损情况等。对钢板仓的混凝土基础进行外观调查检测，经现场调查，各储仓梁、板、柱均存在不同程度的缺陷，见图2-4。有些是施工瑕疵，有些是使用过程中造成的损伤。

3.沉降变形观测

在水泥库混凝土基础墩均匀布设沉降位移监测点，采用三等水准点GPS008为高程起算点，将起算点与沉降监测点布设成闭合水准路线，采用二等水准进行闭合环观测，平差后得到每期沉降观测值。经检测每个水泥储存仓及散装仓均整体稳定。

4.混凝土检测

4.1 混凝土强度（回弹法）

为鉴定钢板仓混凝土基础和支撑架的强度，采用回弹法并进行钻芯修正的办法现场检测。筒仓基础及支撑架的设计混凝土强度为C35，采用每个构件选取5个测区，本工程检验批次及单个样本的测区总数均满足不少于10个测区的条件，混凝土强度推定值应按照下列公式进行计算：

n—测区数量（个）；

表1 各储仓混凝土强度统计表

各储仓混凝土强度检测结果统计如表1。

根据现场检测结果可知，各储仓混凝土强度推定值均满足设计要求。

4.2 混凝土碳化深度

回弹测量完毕后，在有代表性的测区上测量碳化深度值，测点数不少于构件测区数的30%，取其平均值作为该构件每个测区的碳化深度值。当碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一个测区分别测量碳化深度值。经检测，筒仓混凝土的碳化深度均为零。

4.3 钢筋配置及保护层厚度检测

钢筋配置及保护层厚度检测根据文献[3]规定采用非破损的方法，采用钢筋探测仪现场检测钢筋配置和保护层厚度。通过对筒仓支撑柱双向钢筋分布和混凝土密室行进行分析二维和三维图像可知，检测区内钢筋分布均匀且坐标清晰，混凝土内部未见较大孔洞，水平向钢筋分布间距平均值为 180mm，竖向钢筋分布间距平均值为 200mm，典型扫描图像见图5所示，钢筋配置和混凝土保护层符合设计要求。

图5、筒仓典型钢筋分布扫描图像

表2 构件混凝土中氯离子含量（占砂浆质量百分比）

4.4 混凝土中氯离子扩散情况

由于筒仓建成时间较长，现场构件混凝土配比未知，无法准确直接测量混凝土中的氯离子含量，因此胶凝按照胶凝材料与混凝土中砂浆质量比1：3计算，则混凝土中钢筋锈蚀临界氯离子浓度可换算为大气区0.18%（按占混凝土中砂浆质量百分比计）。按构件类型随机抽取代表性芯样进行混凝土氯离子含量试验，试验检测结果见下表所示。

根据现场检测结果可知，所抽检构件混凝土中氯离子含量从外到内逐渐降低，最外层氯离子含量浓度在0.09%～0.13%之间，未达到筋锈蚀临界氯离子浓度，标明各部位构件钢筋发生锈蚀的可能性很小。

5.钢结构检测

5.1 涂层厚度和附着力检测

采用超声波法对8个钢板仓的仓体钢材厚度进行检测，在每个钢板仓上抽取30个点，所得钢材厚度检测值均满足设计要求值，现将检测数据进行汇总。根据设计图纸可知，钢板仓仓壁的设计厚度为4mm。根据现场超声波检测所得的钢板仓的仓壁厚度结果可知，所得8个仓的仓壁厚度平均值在4.28～4.34mm之间，满足设计及规范要求。

钢板仓仓体及焊缝处均进行防腐处理。现场采用磁性测厚法对钢板仓外壁的涂层防腐厚度进行测量，对每个钢板仓选择40个测点进行检测，将各个钢板仓仓壁涂层厚度检测，根据钢结构工程施工质量验收规范对钢结构防腐的涂层厚度规定可知，涂层总干膜厚度在150～400μm均满足要求。根据检测数据可知，现场所检8个仓体仓壁防腐涂层均满足规范要求的防腐要求。

5.2 钢结构主体结构尺寸及构件变形分析

采用经纬仪全站仪对钢板仓的外壁整体垂直度进行检测，分别在每一个仓体的不同位置抽取三条纵轴线进行检测，并将检测结果进行计算，根据钢结构工程施工质量验收规范对钢结构主体的整体垂直度要求可知，现场所检8个钢板仓仓体垂直度均满足小于总高度的1/1000，并小于允许偏差25mm，满足规范要求。

5.3 焊缝质量检测

现场采用磁粉法对焊缝质量进行检测，采用非荧光磁粉进行检测。每个钢板仓选择三条焊缝进行检测，根据现场检测结果可知，所抽检的24条焊缝质量完好，未出现影响焊缝质量的任何裂纹及白点。满足规范要求。

6.结论

应用与本项目的检测方法符合相关规范的要求，资料详实、内容全面、检测方法得当、数据分析合理、评估结论可信。通过检测结果还提出了使用方面的建议。运营过程中严格控制接岸区域的荷载，保证码头及岸坡的稳定性，船舶作业时严格控制船舶对码头的冲击影响。对钢板仓的基础沉降及变形进行定期观测，确保长期作业结构的安全稳定。建议对混凝土结构耐久性及钢结构的耐久性进行定期检测，确保出现问题及时修复。出具了竣工验收意见，得到的质监部门的认可。本文检测方法可为今后类似工程提供参考。