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烟囱裂缝原因分析及烟囱加固烟囱修补措施有哪些？
1 烟囱筒身裂缝原因概述
烟囱结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因。在烟囱筒身上所看到的损伤都是由于构造上的或与荷载条件有关的种种原因而造成的。导致烟囱裂缝产生的原因，大致可分为以下几类：
1.1 烟囱作用的常规静、动荷载过大或次应力的产生
在设计计算阶段，计算模型不合理；设计断面不足；结构计算时部分荷载漏算；构造处理不当，钢筋布置错误；设计图纸交代不清等。在烟囱施工阶段，烟囱筒身不加限制地堆放烟囱施工机具、材料；不了解预制结构结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸烟囱施工，擅自更改结构烟囱施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
以上几种情况都会使烟囱在荷载的作用下发生应力集中而出现微裂缝。这种由常规静、动荷载或次生应力所产生的裂缝称为荷载裂缝。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点，其分布规律是沿主拉应力方向开展，其走向与主拉应力方向垂直。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区。
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 烟囱温度变化频繁或温差过大
烟囱具有热胀冷缩的性能，当外部环境或结构内部温度发生变化，烟囱将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过烟囱抗拉强度时即产生温度裂缝，从而导致烟囱外壁裂缝钢筋露出等。
1.3烟囱混凝土的干缩
在烟囱混凝土中，水以结合水、层间水、物理吸附水和毛细水等状态存在。当这些水在烟囱硬化过程中失去时，水泥浆体就会收缩，当收缩受到限制产生收缩应力时，就会产生裂缝。烟囱收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。烟囱施工中，由于烟囱的干缩所引起的干缩裂缝是常见的。
1.4烟囱施工质量不良
在烟囱施工过程中，假如烟囱配不良或烟囱施工工艺不合理、烟囱施工质量低劣，造成结构构件强度不足，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝。
2 烟囱裂缝诊断分析
该例烟囱裂缝主要原因是烟囱施工质量在结合温差变化、烟囱干缩所引起的烟囱外壁裂缝钢筋露出等。
该烟囱，烟囱施工质量、烟囱的温度在结合其他细微因素。现横向微裂缝；当应力反复作用时，裂缝逐步扩展，终在不断破坏，烟囱出现裂缝。在这种情况下，裂缝会迅速扩展，危害性较大，必须及时采取有效的修补措施，控制裂缝的发展，增强烟囱的整体性，保证烟囱的正常使用。
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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。
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
（●）烟囱裂缝加固：烟囱多年运行使用及烟囱建筑时箍筋、防震竖筋少、有的烟囱温度高烟囱内衬没有砌筑或内补砌筑高度不够、隔热层没有放隔热材料等因素；造成烟囱裂缝（横缝及竖缝），为了确保生产、砌底根除隐患；烟囱必须进行加箍加固，根据烟囱裂缝现场情况，进行加固处理（烟囱加固具体方法：烟囱加包箍及加防震竖筋、烟囱碳纤维加固）。
（●）烟囱新建工程：各种烟囱图纸设计、砖烟囱新建、砖烟囱砌筑高度65m以内，各种高度的砖烟囱图纸设计及建筑施工。各种高度的水泥烟囱滑模、移模、到模施工。
（●）烟囱拆除加高：烟囱口径偏大或烟囱口径偏小，烟囱砌筑高度不够，烟囱上部倾斜等情况导致烟囱排风不高空畅、倒烟现象、不符合环保要求、严重消耗能源等必须改造烟囱是十分理想的施工方案（我公司运用不停产、无脚手架进行烟囱加高、扩缩烟囱口径、烟囱上部倾斜严重、把烟囱倾斜部份进行拆除、重新砌筑恢复）。
（●）烟囱内壁清灰及探伤检查：烟囱多年运行使用，烟囱内壁灰尘积聚在烟囱内壁上，多年的使用，使烟囱内壁积灰增厚，严重影响烟囱的抽风力。烟囱必须进行定期内壁清灰及烟囱内壁探伤检查（烟囱内壁清灰、采用高空悬挂作业、进行烟囱内壁清灰及烟囱内壁探伤检查照相）。
（●）高空拆除工程：各种烟囱拆除、水塔拆除（人工拆除、定向拆除、爆破拆除），铁塔拆除、尿素造粒塔拆除、电视塔拆除、铁截架拆除，高空砼制框架拆除，及其它高难度高空拆除工程等。
（●）高空防腐工程：烟囱刷色环航标，烟囱刷涂料、烟囱刷油漆、烟囱写字、烟囱粉刷、凉水塔防腐，钢结构防腐，炉架防腐，管道防腐保温，风力发电机塔筒防腐（清洗、喷字、维护），各种铁塔防腐，烟囱防腐（平台、爬梯、护网），储油罐防腐，龙门吊防腐、宾馆、大厦外墙刷涂料，吊机防腐等工程。
（●）高空安装工程：烟囱安装避雷针、航标灯，信号灯，钢烟囱安装，烟囱安装爬梯、平台、护网、烟囱顶口云梯安装及各种铁塔安装，厂房、车间玻璃安装等。
（●）烟气脱硫工程:各类烟囱、烟道、脱硫塔内壁粘贴泡沫玻璃砖、涂敷LS300特种耐酸胶泥、OM、聚尿、PV等烟囱专用脱硫防腐涂料的施工等系列工程
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