烟囱维修 加固经济实用

摘要 由于旧砖筒刚度很大,外表面经处理后与混凝土筒粘结成为整体,旧砖筒对混凝土筒有较强的侧向约束作用,实际附加弯矩值小于计算值。同时混凝土筒对旧砖筒也有环箍作用,使旧砖筒处于有利受力状态。本砖烟囱经采用上述方法于1999年初加固后,使用至今已近3年,表面再没有出现裂缝,证明加固效果良好。旧砖烟囱被混凝土包裹后,可以避免风雨日照等侵蚀,相应延长使用寿命。此加固方法可以广泛应用于加固50年代末至70年代初(唐山地震以前)修建的砖烟囱,这些砖烟囱设计时,均未考虑抗震措施,而且相当一部分至今仍在继续使用,采用本文的方法进行加固,即可以隐患,又可以适当地延长其使用寿命。

一、砖烟囱概况 沈阳市某小区供热锅炉房60米高砖烟囱,建于1957年,筒壁采用100#(MU10)红砖,50#(M5) 混合砂浆砌筑。砖烟囱设计时未考虑抗震措施,砖烟囱筒壁和内衬分别为4节和2节,每节度 为8m(内衬总高13m),内衬为耐火砖加耐火泥砌筑,在顶部没有内衬之处抹矾土水泥砂浆,筒身未配纵向钢筋,环向配筋为Φ6@300。1998年底发现烟囱上部出现一条长约5m的竖向裂缝(略倾斜),顶端1?5m左右裂缝较为严重,缝宽大值约3cm,如图1所示。

二、裂缝原因分析

经现场检测,发现斜裂缝基本上是沿着灰缝出现。根据调查,沈阳地区在20世纪未发生过地

震,即使1975年海城大地震,也未发现该砖烟囱出现裂缝,故首先排除了地震作用的可能性。现场以经纬仪测量,测得烟囱基本上没有倾斜,而且也不符合由于地基倾斜出现裂缝的特征,因此也排除了基础倾斜的因素。在拆除顶部筒身时发现,内壁矾土水泥砂浆部分脱落,露出红砖。根据初步分析,认为是由于内筒壁矾土水泥砂浆脱落,在烟气温度作用下引起的裂缝。

三、处理措施

由于该砖烟囱已使用42年,设计时又未考虑抗震措施,而且甲方又要求加固处理后,砖烟囱可

以继续使用15年左右。经专家现场评估,该砖烟囱可靠性综合评级[1]为3下级,建议在对缝进行加固处理的同时,也对其进行整体抗震加固,隐患并相应延长使用寿命。采取的具体措施如下:

1?该砖烟囱基础的持力层为粘土夹砾砂层,又经过多年沉降固结,地基承载力显著提高,因此

2?将顶部1?5m区段裂缝较宽的筒壁予以拆除重新砌筑。

3?对顶部1?5m以下区段裂缝部位采用在裂缝处喷射M10水泥砂浆,裂缝区段筒壁用60×8

钢板间距1000mm箍紧。

4?对砖烟囱采用整体配筋喷射混凝土进行抗震加固。

5?对烟囱顶部6m区段砖筒内壁重新抹2cm厚耐热水泥砂浆。

四、加固施工步骤与构造措施

1?将烟囱顶部1?5m区段裂缝较宽的旧砖烟囱筒壁予以拆除。

2?将烟囱顶部1?5m以下区段裂缝喷注M10水泥砂浆,使裂缝闭合。

3?用60×8钢板,间距1000mm箍紧裂缝区段,并超出裂缝区段1000mm,以防止裂缝继续扩展。

4?将顶部1?5m区段重新用MU10砖,M5混

合砂浆砌筑至顶圈梁下,砌筑时配置环向钢筋Φ8@250,纵向钢筋Φ12@300,并锚入顶圈梁250mm。

5?将旧砖烟囱表面凿毛,酥碎部分及污物,用清水冲洗,并刷素水泥浆一道,以使新加混

凝土筒与旧砖烟囱牢固粘结。

6?在旧砖烟囱基础顶面加设基础圈梁240×300,配筋6Φ12/8Φ@200。

7?绑扎纵向钢筋和环向钢筋,纵向钢筋应锚入新加基础圈梁和重新砌筑的顶圈梁内,使新加混凝土筒与旧砖烟囱从基础到顶端均连成整体。

8?沿烟囱周身喷射C20细石混凝土80mm厚,浇筑顶圈梁360×240,配筋6Φ12/Φ8@200。

1 温度裂缝的成因及控制 
  1.1 烟囱裂缝产生的原因 水泥水化是一个放热的化学反应过程，其间产生一定的水化热。每克水泥放出502J的热量，如果以水泥用量300～550kg/m3来计算，每1m3混凝土将放出15500～27500KJ的热量，且大部分水泥水化热在3d内释放出来。混凝土是热的不良导体，特别是大体积混凝土，产生的大量水化热不容易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散热快，使混凝土内外截面产生温度梯度，特别是昼夜温差大时，内外温度差别更大，内部混凝土热胀变形产生压力，外部混凝土冷缩变形产生拉力，由于此时混凝土拉抗强度较低，当混凝土内部拉应力超过其抗拉强度时，混凝土便产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5d，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。 
  1.2 烟囱裂缝的控制措施 混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、水泥用量有关。混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。对于大体积混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。此外，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。因此，为更好的控制水化热所造成的温度升高、减少温度应力，可以根据工程结构实际承受荷载的情况，对工程结构的强度和刚度进行复核与验算，并取得设计单位的同意后，可用56d或90d抗压强度代替28d抗压强度作为设计强度。由于过去土木建筑物层数不多、跨度不大，且多为现场搅拌，施工工期短，混凝土标准试验龄期定为28d，但对于具有大体积钢筋混凝土基础的高层建筑，大多数的施工期限很长，少则1～2年，多则4～5年，28d不可能向混凝土结构，特别是向大体积钢筋混凝土基础施加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度的龄期推迟到56d或90d天是合理的 

三、施工部署
1、主要施工工艺
采用无脚手架，高空悬挂作业施工。
2、施工工序
施工准备外壁清理补缝挂钢丝网套包箍外粉爬梯安装避雷设施安装航空标志涂刷（可选）拆除设备清场。
四、主要施工技术方案
1、悬挂作业技术：登高人员从烟囱的顶口挂上一根ф18棕绳，作业人员坐在登高板上悬吊烟囱外壁施工，并作业人员腰部系上ф16棕绳作为绳。
2、烟囱外壁清理：用扫把刷去烟囱外壁灰尘及杂质，用刷子刷去裂缝中的灰尘及杂质。
3、烟囱外壁补缝：用100#水泥砂浆填实、填平。
4、挂钢丝网：先在烟囱外壁挂上钢丝网在用钢钉固定，钢钉露出2cm。
5、套包箍：包箍是固定在钢丝网的外面，包箍分为竖筋和横筋均是60×6的扁铁加工而成，竖筋8条，45m/条；横筋80cm/道,共50道，接口用18ф螺丝链接，竖筋在横筋的里面，竖筋和横筋全部刷上防锈漆。6、烟囱外壁粉刷：100#水泥砂浆粉刷3cm左右。
7、安装爬梯：爬梯是由18ф钢筋加工而成，用电锤打洞，用膨胀螺丝固定，爬梯刷防锈漆。
8、安装避雷设施：避雷针是2.5m不锈钢管，接上避雷线并引到地面，避雷设施刷防锈漆。
9、外壁航空标志涂刷（可选）：外壁涂刷航空标志油漆2遍，颜色有：红、白或蓝、白，3m/道，刷10道。