混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)后檢測(cè)鑒定與結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)

梅輝

摘要：建筑物結(jié)構(gòu)體系多樣，火災(zāi)事故后現(xiàn)場具體情況更是復(fù)雜多樣。火災(zāi)后建筑物主體結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，根據(jù)不同構(gòu)件受損狀況決定是否進(jìn)行加固，通過各種檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用提出更加科學(xué)合理的處理方案，從而提升建筑工程整體性，恢復(fù)其使用功能?；诖吮疚姆治隽嘶馂?zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)和受損程度進(jìn)行鑒定后，并采取安全、適用和經(jīng)濟(jì)的修復(fù)加固方案。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)，建筑結(jié)構(gòu)，檢測(cè)，加固

一、火災(zāi)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)損害的機(jī)理和破壞作用

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施科學(xué)的檢測(cè)和加固，首先必須了解火災(zāi)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成損害的機(jī)理和破壞作用?；炷潦且运酁槟z凝材料，加粗骨料（石子）、細(xì)骨料（砂）、摻和料、外加劑等用水和，硬化而成的人工石。它在火作用下的機(jī)理可歸納為以下三個(gè)方面：

第一、表面受火處溫度升高比內(nèi)部快，內(nèi)外溫差引起混凝土開裂，

第二、水泥石受熱分解，使膠體的粘結(jié)力破壞，出現(xiàn)裂縫，表面發(fā)毛、起砂、呈蜂窩狀、出現(xiàn)龜裂、邊角潰散脫落等現(xiàn)象，

第三、骨料和水泥石間的熱不相容，水泥石受拉，骨料受壓，導(dǎo)致應(yīng)力集中和微裂縫的開展。

二、火災(zāi)后對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法

（一）碳化深度檢測(cè)法

在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火力強(qiáng)度和火場分布的不同，都導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生后，火災(zāi)現(xiàn)場的混凝土建筑從其內(nèi)部微觀構(gòu)成、外部構(gòu)成以及其材質(zhì)方面或大或小的改變，并因此激發(fā)起結(jié)構(gòu)碳化速度的增加。所以，依據(jù)碳化速度的增加范圍推算混凝土結(jié)構(gòu)在火場中達(dá)到的溫度。推斷混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)歷過大火之后減少的使用壽命，可以把這種結(jié)構(gòu)和相同使用年限的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行碳化程度比較，根據(jù)比較的結(jié)果，來推算混凝土結(jié)構(gòu)在火場中達(dá)到的溫度。

（二）熱分析方法

熱分析方式是以混凝土結(jié)構(gòu)在火場中產(chǎn)生的一些不可恢復(fù)形狀和性質(zhì)改變?yōu)橐罁?jù)，根據(jù)經(jīng)歷過高溫之后材質(zhì)再受熱時(shí)候的特點(diǎn)來推斷混凝土在火場中達(dá)到的溫度。其一般使用的解析方式有下面幾類：①差熱解析法。在試件的外形或者性質(zhì)產(chǎn)生改變時(shí)，它排放或者吸取的熱量讓試件升高或者降低的溫度和比照物溫度之間的差額，并且根據(jù)這一數(shù)值確定差熱曲線上的峰值，②差示掃描法（DSC）。這種方式和上文的方式比較像。只有在調(diào)整溫度的程序上有所不同。它檢測(cè)的是傳輸給試件和比照物上的功率和達(dá)到溫度之間的聯(lián)系，③熱重分析法（TGA）。其測(cè)試的主要是在試件達(dá)到一定溫度時(shí)，其質(zhì)量發(fā)生的變化，④熱光試驗(yàn)。這種方式主要憑借對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中沙子的剩余發(fā)光量進(jìn)行檢測(cè)，來推算混凝土結(jié)構(gòu)在火場上的溫度。

（三）化學(xué)分析法

這種方式要檢驗(yàn)的內(nèi)容通常包含兩種：一是硬化處理后水凝漿體中的結(jié)合水的重量，二是混凝土結(jié)構(gòu)中的含氯化合物的含量。對(duì)結(jié)合水進(jìn)行檢驗(yàn)的方式來源于日本，其主要操作步驟是：首先收取混凝土結(jié)構(gòu)表層10cm以下的碎末，篩除其中的砂子，加熱剩余物并稱取結(jié)合水的重量。之后憑借結(jié)合水重量和溫度之間的聯(lián)系，求出混凝土結(jié)構(gòu)的剩余承載力。而第二種檢驗(yàn)方式的主要原理是氯離子是一種比較活躍的因素，在溫度條件發(fā)生一定變化的時(shí)候，氯離子會(huì)從其化合物中游離出來。同時(shí)，氯離子對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有腐蝕功能。因此，我們就可以憑借氯離子在混凝土中的位置和混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕程度來判斷整個(gè)結(jié)構(gòu)的剩余承載力。

三、混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)后的修復(fù)加固

（一）拆除危險(xiǎn)構(gòu)件

對(duì)于火災(zāi)后受損程度屬于危險(xiǎn)構(gòu)件者，因構(gòu)件受火燒時(shí)間長，火災(zāi)溫度高，結(jié)構(gòu)受到實(shí)質(zhì)性的破壞。一般來講，這類構(gòu)件已失去修復(fù)的可能性，只能將其拆除，另行更換新構(gòu)件。

（二）輕度受損構(gòu)件的處理

火災(zāi)后受損程度屬于輕度受損構(gòu)件者，因結(jié)構(gòu)受損較輕，僅粉刷層有輕度破壞，此類結(jié)構(gòu)只需將其表面粉刷層或表面污物清理干凈，重新進(jìn)行裝修粉刷即可。無論已露筋的或未露筋的均應(yīng)鑿除燒酥層直至完全露出堅(jiān)實(shí)基層，并將表面打毛，凸凹不平度>6mm，再用鋼絲刷刷除浮塵，并用具有一定壓力的清水將表面沖洗干凈，刷界面劑一道，采用環(huán)氧樹脂灌縫，修補(bǔ)處理，然后用復(fù)合水泥砂漿或復(fù)合高強(qiáng)水泥漿修補(bǔ)平至原截面，少數(shù)受損面嚴(yán)重的構(gòu)件宜采用高強(qiáng)石英砂漿修補(bǔ)。

（三）受損嚴(yán)重構(gòu)件的加固

1、柱的加固設(shè)計(jì)。鋼筋混凝土構(gòu)件承載力降低的主要原岡是混凝土強(qiáng)度降低，對(duì)鋼筋混凝土受壓柱的加固設(shè)計(jì)應(yīng)以提高混凝上抗壓強(qiáng)度為主。加固時(shí)應(yīng)首先鏟除受損嚴(yán)重的混凝土，由于柱斷面臨時(shí)減小，必要時(shí)應(yīng)設(shè)支架，確保結(jié)構(gòu)安全。常見的柱子加固設(shè)計(jì)有增大截面法、角鋼加固法、粘貼鋼板法。

2、梁的加固設(shè)計(jì)。在一般火災(zāi)條件下，梁中受力鋼筋強(qiáng)度在冷卻后可恢復(fù)，構(gòu)件承載力降低主要是由混凝土強(qiáng)度降低引起的。所以，鋼筋混凝土梁的加固設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)法提高受壓區(qū)混凝土的抗壓能力。在承載力降低不大，梁的配筋率較小時(shí)也可采用提高受拉主筋的方法來加固補(bǔ)強(qiáng)。

（四）實(shí)例分析

某工程為二層框架結(jié)構(gòu)由于在一層局部堆放的雜物起火燃燒，以致一層柱和二層梁板混凝土受傷嚴(yán)重，經(jīng)過檢測(cè)后該房一層17-24軸（包括24軸）火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件不符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下限水平要求，影響安全及正常使用，必須立即進(jìn)行處理。

（五）裂縫封閉及灌漿施工方案

1、對(duì)于<0.15mm的裂縫進(jìn)行表面封閉，封閉材料采用環(huán)氧JGN-DN結(jié)構(gòu)膠，將樹脂配成膩?zhàn)訝?，將裂縫周圍清理干凈，用膩?zhàn)訉?duì)準(zhǔn)裂縫批嵌，寬為5mm左右。

2、對(duì)于≥0.15mm的裂縫進(jìn)行壓力灌漿，采用雙組份（甲乙組分配合比為4：1）低粘度改性特種環(huán)氧樹脂92-02#配方，用專用粘結(jié)劑將注漿口與裂縫對(duì)齊粘結(jié)。注漿口的間距根據(jù)縫長及縫寬，一般寬縫為稀，注漿口間距20～25cm，窄縫宜密，注漿口間距10～15cm，每一道裂縫至少各有一個(gè)進(jìn)漿口和一個(gè)排氣口。（注意，注漿口必須對(duì)中，保證導(dǎo)流暢通，注漿口并應(yīng)粘貼牢靠。）然后進(jìn)行裂縫表面封閉（為使混凝土縫隙完全充滿漿液，并保持壓力，同時(shí)又保證漿液不大量外滲，孔眼及注漿口除外），用環(huán)氧樹脂漿液沿裂縫走向從上至下均勻涂刷兩邊進(jìn)行封閉，形成寬度為5～8cm的封閉帶。最后進(jìn)行灌漿，灌漿可由低端向高端進(jìn)行。從一端開始?jí)簼{后，另一端的灌漿嘴在排出裂縫內(nèi)的氣體后冒出漿液時(shí)，可停止壓漿，然后將灌漿嘴全部封堵，并留一注漿口繼續(xù)灌漿，并保持一定的壓力，時(shí)間數(shù)分鐘以上，最后拆除注漿器，用專用悶頭封住，并擰緊。灌漿嘴處最后用環(huán)氧膠泥批平。

該加固工程實(shí)施后，經(jīng)專家鑒定評(píng)審達(dá)到加固方案的目的和要求，并且未出現(xiàn)過異常情況。

四、結(jié)語

總之，鋼筋混凝土梁、板、柱遭受火災(zāi)后，由于混凝土被燒疏、爆裂、剝落、開裂造成強(qiáng)度降低，構(gòu)件的剛度減小，同時(shí)在高溫作用下鋼筋的彈性模量和強(qiáng)度降低，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低，最終造成構(gòu)件的承載力下降。因此，經(jīng)過對(duì)火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的檢測(cè)和受損程度的鑒定后，應(yīng)提出安全、適用和經(jīng)濟(jì)的修復(fù)加固方案，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

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