公共管廊，是指坐落于公共区域的，用于集中敷设各类管道的构筑物，主要由管架、附属设施和管道组成，其中的管架部分承担了绝大多数的结构负载。管架按照材质一般可分为钢结构管架和砼（混凝土）结构管架两大类，在近些年的工程实践中，钢结构管架由于具有构造简洁、敷设简便、结构承载力大，易于维护等特点，而逐渐成为主流。相比之下，多年前建设的公共管廊，由于绝大多数采用了混凝土结构管架，在检查维护方面，则需要管理者投入更多精力，并采用科学的技术方法进行检测。下面我就天津港石油化工码头有限公司在混凝土公共管廊结构检测中的一些科学方法做简单的讨论。
一 天津港石油化工码头有限公司简介
天津港地处渤海湾西端，坐落于天津滨海新区，背靠国家新设立的雄安新区，辐射东北、华北、西北等内陆腹地，连接东北亚与中西亚，是京津冀的海上门户，是中蒙俄经济走廊东部起点、新亚欧大陆桥重要节点、21世纪海上丝绸之路战略支点。天津港是世界级人工深水港，30万吨级船舶可自由进出港口。2014年12月26日，天津港复式航道正式通航，使航道通航能力在双向通航基础上实现了再次升级。天津港是综合性港口，港口功能齐全。拥有集装箱、矿石、煤炭、焦炭、原油及制品、钢材、大型设备、滚装汽车、液化天然气、散粮、国际邮轮等各类泊位总数176个，其中万吨级以上泊位122个。2016年，天津港货物吞吐量突破5.5亿吨，世界排名第五位；集装箱吞吐量超过1450万标准箱，世界排名第十位。
天津港石油化工码头有限公司（以下简称石化码头公司）位于天津港的南疆港区，是天津港集团直属最大的专业化从事散液货物装卸的全资子公司。公司共拥有5个泊位和全国最大的原油、成品油分配站各一座，泊位总长度约1.2公里。
石化码头公司所属公共管廊总长度约7公里，管架800余榀，连接十几家库区，是南疆石化小区重要的基础设施之一。按修建年代不同，公共管廊大致分为三个主要部分，内部命名分别为旧区、新区、南疆南，历史总投资超过2亿元。其中旧区与新区主要建设于上个世纪九十年代，结构绝大部分为混凝土管架，如何进行科学的检测并对整个公共管廊的结构状态做出科学的判定，是石化码头公司一直以来的工作重心所在。
二 混凝土的结构及其强度检测方法
混凝土是水泥与骨料的混合物。当加入一定量水分的时候，水泥水化形成微观不透明晶格结构从而包裹并锁定骨料成为刚体结构。通常混凝土结构拥有较强的抗压强度，但是混凝土的抗拉强度较低，任何可察觉的拉应力都会破坏混凝土微观刚体晶格，导致混凝土的开裂和分离。相较混凝土而言，钢筋抗拉强度则非常高，故通常工程上，在混凝土中加入钢筋等抗拉的加劲材料与之共同工作，由钢筋承担其中的拉力，混凝土承担压应力部分。
1.利用碳化深度值实施回弹法检测
碳化作用的实质是混凝土失去碱性的现象，最初的混凝土孔隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，它使钢筋表层发生初始的电化学腐蚀，该腐蚀物在钢筋表面形成一层致密的覆盖物，这层覆盖物称为钝化膜，在高碱性环境中，即PH≥11.5时，它可以阻止钢筋被进一步腐蚀。当混凝土碳化深度超过保护层达到钢筋表面时，钢筋周围孔隙液的PH值降低到8.5～9.0，钝化膜被破坏，钢筋将完成电化学腐蚀，导致钢筋锈蚀。钢筋一生锈，体积增大，破坏了混凝土覆盖层，沿钢筋产生裂缝。水、空气进入裂缝，加速了钢筋的锈蚀。从而造成钢筋混凝土结构使用寿命的降低，碳化还会直接对混凝土材料造成破坏，并降低混凝土的耐久性。
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对碳化深度的检测可以采用酚酞酒精溶液进行。酚酞在pH＜8.2的环境里为无色的内酯式结构，当pH＞10时为粉红色的醌式结构，是一种常用的酸碱指示剂。酚酞溶液的配合比是：酚酞1%，无水乙醇（工业用乙醇）49%，蒸馏水50%。喷涂酚酞溶液时用小型喷雾器喷在测定混凝土的表面上，再用尺量测混凝土和表面到变色界线的距离，即为碳化深度。如果碳化深度不均匀，应求其平均碳化深度。
回弹法主要用于评定混凝土抗压强度，是各种表面硬度法较好的一种方法。它具有仪器构造简单，使用方便、测试速度快和试验费用低等优点，在一定条件下能满足结构混凝土强度的测试要求，误差在±15％以内。
测区要求选在混凝土浇筑的两侧面，并相对称均匀分布，当受条件限制而采用非侧面和非水平方向测试，结果均应分别加以修正。测区处的刚度应足够，保证测试时不颤动。混凝土碳化形成的碳酸钙使表面硬度增大，试验证明，当碳化深度超过0.4mm时，即对试验结果有明显影响，应加碳化修正。
检测共分两部分，第一部分为回弹法检测。测试应在事先划定的测区内进行，每个测区的面积为200mm×200mm，每一测区设16个回弹点，相邻两点的间距一般不小于30mm，一个测点只允许回弹一次，最后从测区的16个回弹值中分别剔出3个最大值和3个最小值，取余下10个有效回弹值的平均值作为该区的回弹值。回弹值测量完毕后，应在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点表不应少于构件测区数的30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值。当碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值。
2.超声回弹法进行综合检测
结构检测的方法很多，不同的方法都有其优缺点，也都受到诸多因素的影响，不同因素对不同方法的影响也不尽相同。除了回弹法，还可以采用超声-回弹综合法进行检测。该方法是综合了回弹检测和超声检测两种方法，可以产生单一方法优缺互补、正负误差相消的效果，从而提高检测和分析评定结果的精度与可靠性。
该检测共分两部分，检测的第一部分为回弹法检测，第二部分为超声脉冲法。超声脉冲法是利用混凝土立方体抗压强度 与超声波在混凝土中传播参数之间的相关关系来检测混凝土的强度。现场检测时，选择管架住的侧立面为检测面，测区面积为200mm×200mm，位置可以与回弹法所取的测区保持一致，每个测区内应在平行的相对测面上各布置3个测点，并使分属于不同侧面上的两个测点在水平方向上共线。
3.电磁法钢筋位置检测
在钢筋混凝土鉴定中，调查和测定钢筋直径、钢筋种类和钢筋锈蚀程度比测定混凝土还要重要。因为钢筋对钢筋混凝土承载力的影响远大于混凝土。
电磁法利用电磁感应原理，由震荡器产生的频率和振幅稳定的交流信号，送入传感器的激磁线圈，则在线圈周围产生交变磁场，引起电磁感应测量线圈的信号输出。当没有铁磁物质进入磁场中，由于测量线圈的对称性，测量线圈的输出最小；如有铁磁物质（钢筋）靠近传感器，输出信号就会增大，传感器的电压输出是钢筋直径和保护层厚度的函数，利用测量线圈输出电压的差动性，经信号处理、放大和模数转换，检测铁磁性材料的不可见位置及内部缺陷情况等。
该检测主要有两项内容：（1）检测实配钢筋的间距及根数；（2）检测混凝土保护层的厚度。
三 公共管廊结构检测的效果
石化码头公司每年都聘请知名大学的土木工程检测中心对混凝土结构的管架进行检测评定并出具报告，该报告利用上述回弹法与超声回弹法检测，电磁法钢筋检测、外观质量与缺陷检测等专业检测项目，根据检测结果具体到对每榀管架进行等级评定，并给出结构适修性建议。石化码头公司从开展检测至今，公共管廊未发生过一起结构损坏事故，验证了科学的方法对于现代化设施管理的重要性及贡献。
论文作者:皮弋
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/24
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