​耐热混凝土结构检测评估

1 耐热混凝土结构应用情况

普通混凝土在高温作用下会发生性能劣化，强度和弹性模量降低、质量损失，难以满足高炉等长期高温环境下使用的需要。能长期在200℃以上状态下使用的耐热混凝土应运而生。目前，耐热混凝土已成功应用在化工、冶金、石油、轻工和建材等工业领域。常用于工业烟囱或烟道、工业炉窑内衬（如烘干炉、回转窑、石灰窑、隧道窑等）及大型专业热工设备的基础、支撑结构及外壳等（如石灰窑基础及框架、加热炉基础、回转窑平台支撑框架、高炉基础和出铁场平台等）。

烟囱

回转窑

高炉平台

然而，耐热混凝土作为一种特种混凝土，相关单位对其特殊使用环境对性能的特殊要求没有引起足够的重视。据调查，耐热混凝土结构在实际应用过程中，由于使用不当、高温工作环境等因素的影响，普遍存在开裂、剥落、疏松等现象，存在诸多安全隐患，有的甚至酿成高炉长高、炉壳开裂、煤气泄漏的重大事故。

     2016年10月            2017年12月

上图为某钢铁公司高炉平台楼板耐热混凝土2016年10月和2017年12月的状况，经过一年的使用，板底网络状裂缝已发展为保护层疏松、剥落，钢筋外露[1]。

某水泥公司一线熟料库中心筒耐热混凝土设计要求强度等级为C30，耐热温度为180℃，使用5个月后中心筒从距地面高15m左右处倒塌[2]。

某钢厂新建高炉基墩烘炉及随后使用过程中发现：高炉炉体因异常膨胀而整体上涨，上涨平均高度为 230mm；炉基部位变粗, 直径增大约400mm， 导致炉基基墩处炉壳纵向开裂, 裂缝长度约 1500mm，裂缝宽度约 80mm。由于炉体异常膨胀严重并导致高炉内煤气管断裂, 建设方不得不将该高炉整体拆除, 造成直接经济损失达几千万元[3]。

2 耐热混凝土简介

耐热混凝土是一种能长期在200℃以上状态下使用，且能保持所需的物理力学性能和体积稳定性的特种混凝土。其中，耐热温度在900℃以上的耐热混凝土也称为耐火混凝土。耐热混凝土由耐火骨料、胶凝材料、掺合料和水按一定比例配制而成，主要有下表几种类型。

耐热混凝土《耐热混凝土应用技术规程》YB/T 4252-2011对耐热混凝土的主要组分的技术要求做了相关规定：

1）骨料。骨料用量占混凝土总重量的 70% 以上，是影响混凝土耐热性能的关键。耐热度＜500℃时，骨料可采用玄武岩、安山岩、辉绿岩、花岗岩等火成岩；耐热度>500℃时：骨料宜使用黏土熟料、铝矾土熟料、耐火碎砖等，要求见下表：

2）掺合料，主要有粉煤灰、矿渣超细粉、二氧化硅微粉等。拌制使用温度500℃以上耐热混凝土时宜掺入以Al2O3-SiO2为主要成分的掺合料，技术要求见下表：

3）其他。胶凝材料及固化剂、外加剂、拌合用水等应满足国家相关标准规范。

3 耐热混凝土质量验收要求

根据《耐热混凝土应用技术规程》YB/T 4252-2011，耐热混凝土质量验收的检验项目和技术要求如下：

4 耐热混凝土结构检测评估建议

对耐热混凝土这种特种混凝土，国家目前尚未制定相关的检测和评定规范。

由于其使用过程中存在原材料把控不严、使用不当、常年经受高温作用等问题，因而笔者建议检测时除按照普通混凝土进行常规调查检测外，尚需对温度作用历程进行调查检测。主要调查、检测内容见下表：

评估时，除应考虑安全性、使用性外，尚需对损伤原因进行分析，以指导后续修复加固工作。损伤原因分析应根据工程实际进行，主要包括温度场分析、有限元分析温度应力及损伤原因、蒸压试验判定骨料体积稳定性等，若初步判断耐热混凝土材料本身存在问题时，尚需对耐热混凝土取样分析，判断其性能是否满足《耐热混凝土应用技术规程》YB/T 4252-2011的相关规定（如耐热混凝土耐热度判定、骨料及掺合料成分分析）。