淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋墩過火后材料特性變化

廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司；廣州市 510500

摘要：關(guān)于討論混凝土結(jié)構(gòu)過火后的相關(guān)材料物理指標(biāo)變化，包括混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中所處環(huán)境、結(jié)構(gòu)在高溫下力學(xué)性能、火災(zāi)后結(jié)構(gòu)鑒定。

關(guān)鍵詞：混凝土；高溫；火燒；材料特性；

1引言

我國是橋梁建設(shè)大國，擁有的橋梁數(shù)量居世界首位。目前的橋梁結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土為主，本文以混凝土結(jié)構(gòu)在過火后各材料指標(biāo)變化做為相關(guān)研究。

2工程背景

某橋梁上部結(jié)構(gòu)連續(xù)梁箱-T梁組合結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為圓柱式鋼筋混凝土橋墩。某天凌晨因H12（2）墩附近發(fā)生火災(zāi)，造成橋墩混凝土脫落、露筋、空洞、開裂及墩身和梁體表面被熏黑。橋梁示意圖如圖1所示。

圖1 H線平面示意圖

3混凝土結(jié)構(gòu)過火后現(xiàn)場檢查情況

本次檢查針對H8#～H15#七跨梁體和過火位置墩身。檢查混凝土過火后表面顏色改變、裂縫分布、混凝土剝落露筋、錘子敲擊聲音及結(jié)構(gòu)形體變化等情況。

3.1火災(zāi)時(shí)構(gòu)件表面溫度判斷

火災(zāi)溫度的高低和時(shí)間長短直接影響結(jié)構(gòu)的損傷程度，因此判斷受損結(jié)構(gòu)的火災(zāi)溫度十分重要。構(gòu)件表面曾經(jīng)達(dá)到的最高溫度及作用范圍可根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場殘留物融化、變形、燃燒、燒損程度等進(jìn)行判斷；也可根據(jù)《火災(zāi)后混凝土構(gòu)件評定標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ08-219-96）的相關(guān)規(guī)定，依據(jù)構(gòu)件表現(xiàn)缺損情況進(jìn)行判斷，如表1所示。

表1 火災(zāi)后混凝土構(gòu)件外觀特征

溫度℃<300300～500500～700700～800>800

表面顏色附著黑煙粉紅鐵銹紅到淺黃淺黃到土黃土黃到黑白

爆裂剝落無局部粉刷層角部混凝土大面積混凝土疏松、大塊剝落

開裂無微細(xì)裂縫角部出現(xiàn)裂縫較多裂縫貫穿裂縫

露筋無無板底、梁側(cè)有（少量露筋）大量有嚴(yán)重有

錘子敲擊聲音響亮，混凝土表面不留下明顯印痕較響亮，混凝土表面留下明顯印痕，周圍打掉薄薄碎片聲音較悶、混凝土粉碎和塌落聲音發(fā)悶、混凝土粉碎和塌落聲音發(fā)啞、混凝土嚴(yán)重塌落

3.2梁體檢測

H9#～H14#五跨主梁表面都有不同程度的熏黑，H11#～H13#兩跨南半邊熏黑較為嚴(yán)重。在H12（2）墩附近主梁未發(fā)現(xiàn)混凝土爆裂剝落、開裂、露筋現(xiàn)象，經(jīng)錘子敲擊H12（2）#墩上部靠近主梁處表面，聲音響亮，混凝土表面不留下明顯痕跡，根據(jù)表1可知，火災(zāi)時(shí)，H12（2）#墩頂附近主梁表面溫度<300℃，主梁表面熏黑?；馂?zāi)時(shí)主梁表面溫度推斷如表2所示。

表2 主梁火災(zāi)時(shí)表面溫度判斷

位置H8～H15六跨主梁

嚴(yán)重熏黑區(qū)域輕微熏黑區(qū)域無熏黑區(qū)域

表面顏色附著嚴(yán)重黑煙附著輕微黑煙涂漆顏色

爆裂剝落無無無

開裂無無無

露筋無無無

錘子敲擊聲音響亮，混凝土表面不留下明顯印痕聲音響亮，混凝土表面不留下明顯印痕聲音響亮，混凝土表面不留下明顯印痕

表面溫度推定范圍℃<300常溫常溫

3.3墩身檢測

為了便于分析描述，把橋墩分為上部（距地面4m以上）、中部（距地面2m～4m）、下部（距地面2m以下）。

H12（2）#橋墩病害展開圖如圖2所示，H12（2）#橋墩詳細(xì)病害描述如表3所示。對比可知，H12（2）#橋墩出現(xiàn)的混凝土破損露筋、裂縫和空洞等病害是火災(zāi)導(dǎo)致，火災(zāi)后橋墩破損最嚴(yán)重處結(jié)構(gòu)截面相對火災(zāi)前減小7.4%。H12（2）#橋墩火災(zāi)時(shí)表面溫度判斷如表4所示。

表3 H12（2）#橋墩病害描述表

序號病害描述病害程度對應(yīng)編號

1H12（2）#橋墩表面被熏黑整個(gè)橋墩，S=14.0m2/

2H12（2）#橋墩西側(cè)距離地面1.0m處骨料外露、破損露筋S≈1.18×0.6m2，深度10mm