一、材料性能衰減
(一)混凝土碳化
1.機理:煙氣中的CO₂與(yu) 混凝土中Ca(OH)₂反應生成CaCO₃,導致孔隙溶液pH值下降,鋼筋表麵鈍化膜破壞,加速鏽蝕。
2.影響:頂口部位因溫度梯度導致CO₂擴散速率加快,碳化深度較其他區域增加30%~50%,10年碳化深度可達15~20mm(普通矽酸鹽水泥)。
(二)鋼筋鏽蝕
1.誘因:碳化、氯離子侵蝕(煙氣含硫鹽)、溫差導致的幹濕循環。
2.表現:鏽蝕產(chan) 物體(ti) 積膨脹達原體(ti) 積的2~6倍,產(chan) 生0.2~0.5mm/年的徑向膨脹應力,導致混凝土開裂剝落。
(三)堿骨料反應(AAR)
1.條件:頂口區域溫度波動大(ΔT>50℃),濕度交替,易激活活性骨料中的SiO₂與(yu) 堿金屬離子反應。
2.後果:反應產(chan) 物體(ti) 積膨脹引發網狀裂縫,裂縫寬度可達1~3mm,降低結構整體(ti) 性。
二、環境侵蝕作用
(一)高溫熱應力
1.參數:煙氣溫度200~450℃,頂口表麵溫差梯度達15~20℃/m,產(chan) 生熱疲勞應力。
2.損傷(shang) :混凝土彈性模量隨溫度升高降低30%~40%,抗拉強度下降50%,導致環向裂縫擴展速率加快2~3倍。
(二)化學腐蝕
1.酸蝕:煙氣中SO₂轉化為(wei) H₂SO₄,pH值可降至2~3,腐蝕速率達0.5~1.0mm/年。
2.鹽蝕:氯化物滲透濃度超過0.4%時,鋼筋臨(lin) 界氯離子濃度閾值被突破,鏽蝕速率提升40%~60%。
(三)凍融循環
1.北方地區:年凍融循環次數50~100次,頂口因積雪融化導致孔隙水飽和度達90%以上,凍脹應力可達5~8MPa,超過混凝土抗拉強度。
三、結構受力失效
(一)風振疲勞
1.參數:煙囪高度>60m時,風致渦激振動頻率與(yu) 結構自振頻率耦合,頂口部位動應力幅值增加1.5~2倍。
2.損傷(shang) :累計疲勞損傷(shang) 係數D>0.7時,混凝土出現微裂縫,裂縫間距縮短至50~100mm。
(二)地震作用
烈度影響:8度區地震加速度0.2g時,頂口彎矩增大係數達1.8~2.2,混凝土拉應變超過極限值(ε_tu=1.5×10⁻⁴)。
破壞模式:環向裂縫與(yu) 豎向裂縫交匯處易發生剝落,剝落麵積可達0.5~1.0m²。
(三)溫度應力
日溫差效應:頂口晝夜溫差30~40℃,產(chan) 生2~3MPa溫度應力,導致徑向裂縫寬度擴展0.1~0.2mm/年。
四、施工質量控製缺陷
(一)混凝土配合比
1.水膠比:>0.5時,滲透係數增加1個(ge) 數量級,抗碳化性能下降40%。
2.外加劑:減水劑摻量偏差±1%時,混凝土工作性波動導致振搗密實度差異20%~30%。
(二)鋼筋保護層
1.厚度偏差:設計值50mm,實測偏差±10mm時,鋼筋鏽蝕風險增加2~3倍。
2.錨固長度:不足設計值90%時,抗拔承載力降低15%~20%。
(三)養(yang) 護條件
1.濕度:養(yang) 護濕度<90%時,1d強度損失10%~15%,28d碳化深度增加25%~30%。
2.溫度:養(yang) 護溫度<5℃時,水化反應停滯,界麵過渡區強度降低30%~40%。
五、維護管理缺失
(一)檢測滯後
1.周期:常規檢測周期>5年時,早期裂縫擴展至0.3mm以上的概率增加60%。
2.手段:未采用三維激光掃描或紅外熱成像技術時,隱蔽缺陷檢出率不足50%。
(二)修補不當
1.材料匹配性:修補砂漿彈性模量與(yu) 基材差異>20%時,界麵易產(chan) 生二次裂縫。
2.施工工藝:未設置界麵劑或未進行糙化處理時,粘結強度降低40%~50%。
(三)防腐塗層失效
1.厚度不足:設計值200μm,實測<150μm時,耐久年限縮短5~8年。
2.老化:UV輻射導致塗層失光率>80%時,粉化率達3級,防護性能喪(sang) 失。
六、預防與(yu) 修複建議
1.材料優(you) 化:采用抗硫酸鹽水泥或摻入10%~15%粉煤灰,降低滲透性40%~50%。
2.結構加強:頂口增設環形暗梁,配筋率提高至0.8%~1.0%,控製裂縫寬度<0.2mm。
3.智能監測:部署分布式光纖傳(chuan) 感器,實時監測應變與(yu) 溫度,預警閾值設定為(wei) 設計值的70%。
4.修複技術:采用電化學除氯+聚合物砂漿修補工藝,可使鋼筋鏽蝕速率降低80%~90%。
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