烟囱加固、砖烟囱加固、烟囱维修、混凝土（砼）烟囱加固-某开裂砌体烟囱的加固及其数值模拟

关键字：烟囱加固、砖烟囱加固、烟囱维修、混凝土（砼）烟囱加固
烟囱是最常见的构筑物之一,是工业与民用建筑中不可缺少的项目。砖砌体烟囱是最早出现的结构类型,与混凝土、钢烟囱相比,砖砌体烟囱适于建造小型烟囱,造价低,施工简
单,维修工作量小。在我国砖砌体烟囱中占有很大的比例。随着时间的推移,科学技术的发展,生产力水平的不断提高,许多已有的烟囱已不能继续满足生产的要求,其中的
原因是多方面的,有的是因烟气腐蚀、自然老化损坏;也有的是因为生产工艺发生变革,烟气参数发生改变,致使原来的烟气排放系统不能适应现时的使用条件;还有的是因受当时
技术发展水平的限制,对有些潜在的问题没能充分认识,导致原设计本身就存在隐患或缺陷,无法满足今后的正常使用。因此,对已有烟囱进行修复、改造的课题就摆在了人们
的面前,其中产生裂缝是最常见的老化损坏现象。
1 　烟囱开裂的因果-烟囱加固、砖烟囱加固、烟囱维修、混凝土（砼）烟囱加固
《烟囱设计规范》(GB 50051 - 2002) 对裂缝规定和计算仅有两种情况,考虑竖向钢筋在大风、地震组合时荷载标准值与温度荷载效应产生的最大拉应力导致的水平裂缝;考虑水平环向钢筋在烟气高温和大气极端温度梯度下的最大拉应力产生的竖向裂缝。简而言之,常规情况下烟气温度梯度影响钢筋混凝土壁仅产生竖向裂缝,而大风、地震和烟气温差等影响则产生筒壁的水平环向裂缝。特殊情况下,如内衬及隔热层脱落,或工艺改造(如湿除尘改为电除尘) ,造成烟气温度大大升高,混凝土筒壁内外温差过大,也有裂穿的,但此种情况极少。
2 　工程概况-烟囱加固、砖烟囱加固、烟囱维修、混凝土（砼）烟囱加固
北京轮胎厂某砖砌体烟囱加固、砖烟囱加固、烟囱维修、混凝土（砼）烟囱加固烟囱于20 世纪80 年代修建并投入使用,烟囱主体高35m ,至今已使用20 余年。设计图纸显示,在地面±01000m标高处,烟囱外径3198m , 内径(含内衬) 为
3100m ,出口外径为1192m ,内径为112m ,筒体外壁为MU10砖、M5 混合砂浆分段砌筑, 底部壁厚370mm , 顶部壁厚240mm ,该烟囱基础为扩展砖基础,外径4112m ,高3110m ,基
础下为高约015m的毛石混凝土垫层,地基持力层为粉土,上部的烟囱分内衬与外壁,砌体水平灰缝内加设<6 @250 环向钢筋,该钢筋在每段的变截面各500mm 范围内予以加密,间
距为2 皮砖;烟囱的内衬为MU 715 砖,1∶1∶4 混合砂浆砌筑,厚度均为120mm。
3 　裂缝开展情况及成因分析
该烟囱筒身严重开裂,裂缝主要为竖向裂缝,共两条。一条在筒身北面,自标高15m 处竖直向上发展,长度约8m ,起始处裂缝宽度约8mm ,最宽处在筒身北侧20m 处,宽度约12mm;另一条在筒身西南面,裂缝自标高16m 处开始,长度约4m ,最大裂缝宽度约9mm。两条裂缝均伸入砌体内部,砖均断裂。另外,发现中部以上存在一些环向裂缝。经调查,了解到几年前除尘工艺改造为湿法除尘,即将热蒸汽通入烟囱除尘,后来发现有细小裂缝出现,但未引起重视仍继续使用,发展至现在才进行加固,因此裂缝不是短期内形成的,裂缝仍有可能以一定的速度发展。经过分析认为,引起烟囱裂缝的主要原因为:
1) 烟囱内衬老化造成的破坏影响。烟囱使用年代久远,且该烟囱内衬较薄,仅厚120 mm ,且为普通黏土砖砌筑,耐腐蚀和隔热性能较差,由于施工或使用原因,造成局部损伤(从出灰口发现,灰中有砖块等杂物出现,表明内衬已破损) ,使内衬与外筒间空气隔热层的性能降低,导致烟气与空气隔热层相通,空气隔热层温度升高,增大了烟囱外筒壁的温度差,从而产生较大的温度应力,筒壁内、外侧产生纵向裂缝并不断发展。
2) 温度变化的影响。烟囱内部原使用温度为200 ℃,改造除尘系统后,温度降为140 ℃左右,烟囱使用温度的改变,尤其是在烟囱由暂停使用到恢复生产的过程中,内外壁温差较大,产生很大的温度应力,而温度应力的增大,极易使筒体开裂,形成烟囱筒壁由内至外的竖向裂缝。
3) 烟气腐蚀的影响。内衬筒壁的损伤,使烟气直接与外筒壁接触,由于从除尘塔排入烟囱的烟气温度高、水蒸气量大,极易对砖及砖内钢筋造成腐蚀,同时降低筒壁材料的隔热性能,使形成的裂缝加速发展。