自1958 年以來，我國的電力行業興建了數千座鋼筋混凝土結構的自然通風冷卻塔。通過長期觀察和實地調研，發現火電廠冷卻塔在投入運行后，隨著時間的推移，經過不同氣候條件和各種運行工況的考驗，一些電廠的冷卻塔有些部位或構件表面往往會由于各種原因而出現各種形式的開裂、破損和面層剝落現象。破損嚴重的構件甚至出現貫通裂縫和大面積表層剝落，致使構件實際截面減小，受力鋼筋裸露、銹蝕。尤其在構件節點部位，由于應力集中，因此破損的程度較嚴重。然而，構件的節點又是建筑物最關鍵的環節，是保證建筑物連接件合理傳力、整體工作和整體平衡穩定的紐帶與核心。建筑物的破壞也往往是先自節點開始，而后致使整個建筑物失穩、坍塌。所以，冷卻塔在投入運行后，對于出現的裂縫、表皮剝落和節點酥碎等破損必須及時予以維修和加固，恢復構件的完整性和牢固性，避免破損的不斷發展和疲勞破壞對建筑物原有平衡承載體系的改變和影響，確保建筑物的整體穩定性和受力體系的有效工作，進而保證冷卻塔安全運行性和耐久性。
結合上述工程問題和運行要求，對許多運行中的電廠冷卻塔進行了實地調查研究，并搜集、分析了大量的電廠運行人員對冷卻塔長期運行觀測檢驗的記錄和資料，也對各種維修方法、實驗結果和實際應用效果等資料進行了搜集、整理、歸納和分析研究。為了闡明對維修技術初步探索的體會和運用成效，以下結合某發電廠冷卻塔的維修加固實例來全面說明對冷卻塔維修加固技術成果的研究探索及實際運用。
1 工程概況
某電廠( 下文稱為SA 電廠) 一期工程裝機容量為2 × 350 MW，配有2 座自然通風冷卻塔，于1988年夏季投入運行。冷卻塔淋水面積6 500 m2，塔高125 m，進風口高8. 8 m，進風口毛面積2 740. 7 m2，進風口凈面積2 143. 7 m2，人字柱所占面積597 m2。人字柱共有48 對，人字柱的斷面為650 mm × 650 mm，實際長度為9. 562 m。每榀人字柱的頂部和高度為600 mm 的冷卻塔通風筒下環梁一起預制。人字柱的混凝土強度等級采用C30、F200、W8。2 人字柱受力分析人字柱最不利的運行工況是在設計風荷載作用下承受偏心拉、壓，人字柱的主要受力鋼筋即根據這一工況下的荷載產生內力而計算確定。人字柱的上、下兩端主要承受的內力有彎矩、剪力、扭矩和軸向力，其中軸力和剪力相對較大。人字柱的中部以軸力為主，另外還承擔著扭矩的作用。配置在人字柱中的箍筋的作用是抗剪、抗扭和約束固定受力主筋。
3 工程檢測結果
在SA 電廠冷卻塔投運數年后，發現冷卻塔運行早期人字柱有網紋龜裂，后裂縫逐年增多、變寬、變長。人字柱身上出現混凝土酥松、破損、剝落、露筋并銹蝕等嚴重現象。技術人員對運行中的冷卻塔的現狀進行了現場調研，結果發現冷卻塔的人字柱破損嚴重，冷卻塔的其余部位損壞程度較小。人字柱的破損現狀如下: 人字柱臨水面和側面部分鋼筋外露并嚴重銹蝕( 主要是箍筋) ，混凝土表面因鋼筋銹蝕而產生膨脹，人字柱表皮部分出現酥松、剝落、裂縫。在下環梁處局部還有輕度凍融損傷。下環梁與人字柱相連接處的局部有大片混凝土剝落，主要的受力鋼筋大面積裸露、變形、銹蝕。隨即電廠委托科研檢測單位對冷卻塔進行了現場檢測，檢測結果如下:( 1) 人字柱和下環梁混凝土炭化深度均在6 ～ 8 mm之間。
( 2) 鋼筋徑向銹蝕總量在0. 6 ～ 2. 0 mm 之間。因此，人字柱的10 mm 箍筋截面面積損失率高達36%，應定為4 級腐蝕程度。
( 3) 人字柱及下環梁的混凝土強度，受力主筋的混凝土保護層厚度，混凝土的pH 值，混凝土中有害離子CL －、SO4
2 － 含量和抗滲標號經檢測試驗，均滿足原設計的要求。
( 4) 人字柱的混凝土抗凍標號測試結果不滿足設計要求，取樣測試結果數據離散性很大。
( 5) 在選取的幾個芯樣中有2 個芯樣含有木塊、土塊等雜物。人字柱混凝土中含雜率較高。
根據以上檢測結果，得出如下檢測結論: 這些問題雖然不會造成冷卻塔大垮塌，可繼續使用; 但隨著構件表皮的不斷酥松和剝落，鋼筋的銹蝕加深，裂縫的開展加大，構件斷面不斷減小，將影響冷卻塔的整體性、穩定性和安全運行。因此，必須加以維修、加固，恢復構件的完整性和承載能力。
4 缺陷和破損產生的原因
冷卻塔的結構缺陷按其性質可分為幾何缺陷、混凝土缺陷、鋼筋缺陷、溫度變形、地基不均勻沉降引起的變形或損傷以及其他缺陷，如活荷載超載、地震、機械振動、侵蝕性氣體等因素引起的裂縫和損傷。
本文實例SA 電廠的冷卻塔人字柱破損的主要問題是施工缺陷、混凝土缺陷、鋼筋缺陷、溫度變形混凝土炭化，主要由以下因素引起:
( 1) 構件混凝土澆筑振搗時，鋼筋墊塊移位或墊塊太少甚至漏放，鋼筋緊貼施工模板，致使拆模后鋼筋的混凝土保護層不夠而鋼筋裸露。
( 2) 混凝土級配不良。人字柱的鋼筋較為密集。混凝土骨料級配不良，一些粒徑過大的石子卡在鋼筋之間形成空囊，水泥砂漿不能充滿鋼筋周圍，降低了混凝土對鋼筋的握裹力和保護作用，致使鋼筋和混凝土不能很好地協同工作，導致受力鋼筋未達到設計強度而混凝土首先被拉裂的現象發生。混凝土級配不良，粒徑大的骨料間的起拱作用形成的空谷間隙較大。構件受力后，應力使得大骨間的起拱發生變化，空谷處應力集中，致使鋼筋變形、扭曲、裸露，從而構件表面酥松、開裂、破損。
( 3) 混凝土保護層振搗不密實，木模板濕潤不夠，澆筑時混凝土的表面失水過多，拆模時間過早等，使得構件表面酥松、空谷、模板粘滯、混凝土表面麻面、混凝土凝固過程中干縮過快、混凝土干裂和水化熱作用加劇、混凝土缺棱掉角造成露筋。
