1、引言出鐵場平臺作為煉鋼廠高爐煉鐵流程中連接高爐與鐵水、爐渣處理系統(tǒng)的核心設(shè)施，承擔(dān)著設(shè)備停放、人員操作、荷載傳遞等重要功能，出鐵場大多采用框架結(jié)構(gòu)體系，底層平臺為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。在長期生產(chǎn)運(yùn)行過程中，出鐵場平臺受鐵水高溫影響，混凝土構(gòu)件常常出現(xiàn)大面積剝落、露筋銹蝕；鋼構(gòu)件出現(xiàn)變形、開裂等情況。出鐵場平臺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性直接關(guān)系到煉鐵生產(chǎn)的連續(xù)性與安全性，一旦發(fā)生結(jié)構(gòu)安全事故，可能直接造成生產(chǎn)中斷甚至癱瘓、人員傷亡等重大影響。出鐵場平臺鐵溝及渣溝等區(qū)域通常采用耐熱混凝土或鋼結(jié)構(gòu)，并采取耐火隔熱措施。但根據(jù)近些年出鐵場平臺的使用情況來看，耐火隔熱措施往往不能達(dá)到設(shè)計和使用的要求，進(jìn)而影響出鐵場平臺的結(jié)構(gòu)安全。案例一某高爐出鐵場平臺為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，于2006年建成投產(chǎn)，建筑面積6230㎡。出鐵場平臺其中鐵溝、渣構(gòu)的側(cè)墻（梁）采用耐熱混凝土，耐熱極限溫度為900℃。至今已使用19年。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，受限于生產(chǎn)原因限制，內(nèi)部U型槽等隔熱措施，更換不及時，曾出現(xiàn)局部漏鐵的現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，鐵溝周邊區(qū)域混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度已超過設(shè)計溫度，部分梁板構(gòu)件、鐵溝、渣溝以及殘鐵溝等多個部位混凝土大面積剝落、鋼筋嚴(yán)重銹蝕，如下圖所示。鐵溝溝壁嚴(yán)重露筋銹蝕

鐵溝溝底混凝土大面積剝落梁底混凝土大面積剝落

板底混凝土大面積剝落案例二某高爐出鐵場平臺為鋼框架結(jié)構(gòu)，于2021年建成投產(chǎn)，建筑面積1125㎡。出鐵場平臺板底部為壓型鋼板，表面鋪耐熱混凝土。至今已使用4年。檢測過程中發(fā)現(xiàn)：出鐵場平臺耐火隔熱失效，結(jié)構(gòu)表面溫度長期處于高溫狀態(tài)，結(jié)構(gòu)鋼材材料性能降低，導(dǎo)致鋼梁和環(huán)肋開裂，部分鋼柱和鋼梁節(jié)點(diǎn)翼緣焊縫開裂，如下圖所示。平臺鋼梁焊縫開裂，局部加固

平臺環(huán)形肋開裂平臺鋼梁焊縫開裂，局部加固

平臺鋼梁斷裂，局部加固2、高溫對出鐵場平臺的影響分析出鐵場平臺的主體結(jié)構(gòu)通常采用混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，在高溫環(huán)境下容易導(dǎo)致材料性能降低，進(jìn)而引發(fā)混凝土構(gòu)件出現(xiàn)大面積剝落、露筋銹蝕；鋼構(gòu)件出現(xiàn)變形、開裂等情況。2.1高溫對混凝土結(jié)構(gòu)的影響出鐵場平臺的主體結(jié)構(gòu)采用混凝土結(jié)構(gòu)，其在高溫下的影響主要為抗壓強(qiáng)度降低和熱應(yīng)力開裂。2.1.1混凝土抗壓強(qiáng)度的影響根據(jù)《火災(zāi)后工程結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》條文6.2.2規(guī)定，高溫環(huán)境會使混凝土內(nèi)部水分迅速蒸發(fā)。當(dāng)溫度上升到100℃左右，游離水開始大量蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部孔隙增多，強(qiáng)度下降。隨著溫度升高，混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度均會顯著下降。當(dāng)溫度達(dá)到300℃時，混凝土抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)為0.75；溫度達(dá)到800℃時，抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)為0.1?？估瓘?qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的下降趨勢更為明顯；這是因?yàn)楦邷仄茐牧嘶炷羶?nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，削弱了水泥石與骨料之間的粘結(jié)力，使得混凝土在承受荷載時更容易發(fā)生破壞[1]。圖1

混凝土高溫自然冷卻后的抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)圖2.1.2熱應(yīng)力開裂出鐵過程中，平臺受高溫輻射的區(qū)域（如鐵水溝正上方）與非受火區(qū)域存在顯著溫度梯度（溫差可達(dá)200℃以上），導(dǎo)致混凝土局部膨脹受約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，表面出現(xiàn)龜裂；長期周期性溫度波動會使裂縫逐漸向深層擴(kuò)展，形成貫通性裂縫，嚴(yán)重破壞混凝土的整體性[2]。某鋼廠出鐵場平臺檢測顯示，鐵水溝對應(yīng)區(qū)域板底裂縫密度達(dá)3-5條/m2，最大裂縫寬度達(dá)0.5mm，已影響結(jié)構(gòu)承載能力。2.2高溫對鋼筋影響鋼筋作為混凝土結(jié)構(gòu)的“骨架”，在高溫下的屈服強(qiáng)度和粘結(jié)性能的降低會直接削弱平臺的承載能力[3]。2.2.1鋼筋屈服強(qiáng)度的影響根據(jù)《火災(zāi)后工程結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》條文6.2.2規(guī)定，鋼筋在200℃以下性能基本穩(wěn)定；超過200℃時，屈服強(qiáng)度開始下降。溫度達(dá)到200℃時，鋼筋強(qiáng)度折減系數(shù)為0.95，隨著溫度的升高鋼筋強(qiáng)度折減系數(shù)不斷減小，在溫度達(dá)到800℃時，鋼筋強(qiáng)度折減系數(shù)最小為0.80。圖2

鋼筋高溫冷卻后的屈服強(qiáng)度折減系數(shù)圖2.2.2粘結(jié)性能的影響高溫下混凝土的膨脹與開裂使鋼筋與混凝土界面出現(xiàn)縫隙，粘結(jié)力隨溫度升高顯著下降：300℃時粘結(jié)強(qiáng)度下降約20%，600℃時下降達(dá)70%，導(dǎo)致鋼筋與混凝土“協(xié)同工作”能力喪失，平臺結(jié)構(gòu)從“組合受力”退化為“單獨(dú)受力”，極易引發(fā)局部失穩(wěn)[4]。2.3高溫對鋼結(jié)構(gòu)的影響出鐵場平臺的主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，高溫對其的影響主要表現(xiàn)為強(qiáng)度衰減與熱膨脹變形[5]。2.3.1鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響鋼結(jié)構(gòu)在200℃以下強(qiáng)度變化較小；超過300℃時，抗拉強(qiáng)度開始下降；500℃時強(qiáng)度降至常溫的60%，彈性模量下降50%；600℃時強(qiáng)度僅為常溫的30%，無法承受設(shè)計荷載，可能導(dǎo)致支撐失效、平臺坍塌[6]。2.3.2熱膨脹與約束應(yīng)力鋼材的線膨脹系數(shù)約為12×10??/℃，當(dāng)溫度從常溫升至300℃時，10m長鋼構(gòu)件的自由膨脹量可達(dá)3.6mm；若膨脹受混凝土支座或其他構(gòu)件約束，會產(chǎn)生巨大熱應(yīng)力（可達(dá)200MPa以上），引發(fā)構(gòu)件彎曲、扭曲等塑性變形[7]。某鋼廠實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，高溫區(qū)域鋼支撐的最大撓度達(dá)15mm，超出規(guī)范允許值（L/250）近3倍。3、結(jié)語出鐵場平臺結(jié)構(gòu)因長期處于高溫環(huán)境，容易造成混凝土構(gòu)件的大面積剝落、鋼筋銹蝕，引起鋼結(jié)構(gòu)變形、開裂等情況，平時應(yīng)加強(qiáng)對出鐵場平臺的日常巡查及點(diǎn)檢。從安全管理角度，應(yīng)納入冶金工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)安全隱患的重點(diǎn)關(guān)注對象。根據(jù)《鋼鐵冶金企業(yè)安全規(guī)程》、《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等規(guī)范要求，在出鐵場平臺日常運(yùn)行中，每日應(yīng)按“分區(qū)巡檢制”檢查隔熱層表面，重點(diǎn)排查鐵渣沖擊破損、材料脫落等問題，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即用耐高溫修補(bǔ)料（耐溫≥1200℃、抗壓強(qiáng)度≥30MPa）進(jìn)行臨時修復(fù)，避免高溫直接滲透，對出鐵場平臺造成損害。每月應(yīng)依據(jù)《鋼鐵冶金企業(yè)安全規(guī)程》的規(guī)定要求用熱成像儀檢測隔熱層內(nèi)部溫度，若