俞棟華 吳金池 彭自強 劉 建

(1.湖北省工業(yè)建筑集團有限公司，湖北 武漢 430064； 2.武漢理工大學(xué)設(shè)計研究院，湖北 武漢 430070)

0 引言

火災(zāi)是威脅公共安全，危害人們生命財產(chǎn)的災(zāi)害之一。當(dāng)今，火災(zāi)是世界各國人民所面臨的一個共同的災(zāi)難性問題。它給人類社會造成過不少生命、財產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失[1]。在我國，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)占有絕大多數(shù)。目前，關(guān)于火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鑒定及加固修復(fù)的案例較少。鑒于此，以某吸收塔火災(zāi)后的結(jié)構(gòu)為案例，根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，對火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件燒傷程度進行評級，提出不同加固修復(fù)方案，可供類似工程借鑒。

1 工程概況

某吸收塔為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其中吸收塔本體為長31.70 m、寬16.25 m、高15.35 m鋼筋混凝土剪力墻，底板厚500 mm，壁板厚400 mm，頂板厚200 mm；吸收塔外部為長34.70 m、寬26.27 m、高24.8 m鋼筋混凝土框架?；炷翉姸鹊燃墳镃40，主要受力鋼筋為HRB400。

2016年11月7日由于塔內(nèi)玻璃鱗片起火，引發(fā)塔內(nèi)失火，起火點為塔內(nèi)靠近G/2軸交叉區(qū)域附近，塔內(nèi)主體由于鱗片燃燒及熏烤導(dǎo)致部分區(qū)域結(jié)構(gòu)受損。過火區(qū)域詳見圖1。

2 結(jié)構(gòu)檢測

針對火災(zāi)后結(jié)構(gòu)，從構(gòu)件外觀、構(gòu)件燒傷深度、混凝土強度、鋼筋強度等方面進行了檢測，具體檢測結(jié)果如下。

2.1 構(gòu)件外觀檢查

構(gòu)件外觀檢查結(jié)果如下：

1)吸收塔最上部與設(shè)備相連處四角均有混凝土斜裂縫出現(xiàn)，裂縫寬度遠(yuǎn)大于規(guī)范要求。

2)1～2軸、B～C軸、G～H軸間頂板下表面混凝土保護層基本上完全剝落，下部受力筋完全裸露。

3)塔內(nèi)2軸、G軸、C軸處17.58 m～19.18 m高程處鋼筋混凝土梁側(cè)面保護層剝落，大面積露筋。

現(xiàn)場混凝土構(gòu)件外觀情況詳見圖2。

2.2 構(gòu)件燒傷深度檢測

通過對上述各火災(zāi)溫度場內(nèi)的受損構(gòu)件表面進行敲擊、開鑿，檢查構(gòu)件的燒傷深度，其檢查結(jié)果如下：

1)受檢混凝土柱共計4根，其燒傷深度在5.9 mm～23.6 mm之間，平均燒傷深度為14.5 mm。

2)受檢混凝土梁共計6根，其燒傷深度在31.0 mm～57.6 mm之間，平均燒傷深度為44.5 mm。

3)受檢混凝土板共計4個區(qū)域，其燒傷深度達(dá)到56.4 mm。

4)受檢混凝土剪力墻共計4個區(qū)域，其燒傷深度達(dá)到45.7 mm。

2.3 混凝土強度檢測

現(xiàn)場對吸收塔火災(zāi)后受檢區(qū)域不同高程的構(gòu)件以及塔外混凝土框架梁柱進行了混凝土強度檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)制成折線圖，詳見圖3。

由圖3可知，高程10.925 m以下，混凝土強度滿足設(shè)計要求，混凝土強度基本上沒有損傷；高程10.925 m～14.897 m區(qū)域，混凝土強度比設(shè)計要求略低；高程14.897 m以上，混凝土強度部分明顯低于設(shè)計要求，尤其是頂板。

2.4 鋼筋強度檢測

現(xiàn)場對吸收塔火災(zāi)后受檢區(qū)域抽取6根HRB400鋼筋進行了鋼筋強度檢測，具體檢測結(jié)果如表1所示。

表1 鋼筋強度現(xiàn)場取樣后強度測定值

由表1可知，鋼筋屈服強度均在400 MPa以上，抗拉強度均大于540 MPa，鋼筋強度均滿足GB 1499.2—2018鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋[2]中表6的要求。

3 結(jié)構(gòu)鑒定評級

根據(jù)上述對火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢測結(jié)果，結(jié)合CECS 252:2009火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)[3]中表6.2.1～表6.2.5，綜合判定構(gòu)件的燒傷程度，可分為3個等級：

Ⅲ級(中等燒灼區(qū))：對應(yīng)于溫度場中受影響嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，主要包括以下構(gòu)件：

1)吸收塔內(nèi)1～2軸混凝土頂板；

2)高程14.897 m以上E軸、G軸及2軸該部分剪力墻；

3)高程18.280 m處混凝土連梁及高程19.180 m處混凝土梁。

Ⅱb級(輕度燒灼區(qū))：對應(yīng)于溫度場中受影響較輕的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，主要包括以下構(gòu)件：

1)高程10.295 m～14.897 m處的E軸、G軸及2軸線上剪力墻。

2)高程10.295 m～14.897 m處的E軸、G軸及2軸線上支座及挑耳。

3)高程20.600 m處混凝土墻C/G軸交2/3軸的角部。

Ⅱa級(基本完好區(qū))：對應(yīng)于溫度場中的其余構(gòu)件，主要包括除Ⅲ級、Ⅱb級外所有其他過火構(gòu)件。

此次火災(zāi)對整個吸收塔主體安全影響不大，但是對局部區(qū)域造成損傷。主要集中在起火點附近的2軸、G軸區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)主要在高程14.897 m以上部分剪力墻及塔內(nèi)頂板下部。其余部位出現(xiàn)了部分構(gòu)件表面損傷。

構(gòu)件燒傷等級分布詳見圖4。

4 結(jié)構(gòu)修復(fù)方案

針對不同燒傷等級的構(gòu)件，分別采用不同的加固修復(fù)方案。具體修復(fù)方案如下。

4.1 Ⅲ級燒傷構(gòu)件修復(fù)方案

該燒傷等級的各類構(gòu)件表層大面積混凝土保護層脫落、鋼筋外露；但鋼筋經(jīng)檢測，屈服強度及抗拉強度無影響，能達(dá)到原設(shè)計要求。修復(fù)前，剔除煙熏表層，徹底清理構(gòu)件表面雜物，鑿除松動混凝土層和燒傷混凝土，然后采用環(huán)氧砂漿將構(gòu)件按原設(shè)計截面尺寸修補完整。

4.2 Ⅱb級燒傷構(gòu)件修復(fù)方案

該燒傷等級的各類構(gòu)件表面輕度燒傷，局部有混凝土保護層脫落、鋼筋外露現(xiàn)象，構(gòu)件承載力無影響。修復(fù)前，剔除煙熏表層，徹底清理構(gòu)件表面雜物，鑿除松動混凝土層和燒傷混凝土，涂刷界面劑后采用環(huán)氧砂漿封閉外露鋼筋及破損處。

高程20.600 m處混凝土墻C/G軸交2/3軸的角部：局部混凝土崩裂，產(chǎn)生斜向裂縫且超出規(guī)范允許范圍；該墻頂部預(yù)埋件因墻體混凝土崩裂，錨筋外露，預(yù)埋角鋼扭曲變形。需先對裂縫進行修補，再鑿除松動混凝土，采用細(xì)石混凝土修補局部混凝土崩裂處，詳見圖5。

4.3 Ⅱa級燒傷構(gòu)件修復(fù)方案

該燒傷等級的各類構(gòu)件基本完好，偶見局部有混凝土保護層脫落現(xiàn)象，無鋼筋外露。修復(fù)前，剔除煙熏表層，徹底清理構(gòu)件表面雜物，針對局部混凝土剝落處，用普通水泥砂漿抹面封閉進行修復(fù)。

4.4 加固材料要求

1)裂縫修補材料：采用改性環(huán)氧樹脂類裂縫注漿料，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50728—2011工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范[4]第5.2.1條的規(guī)定。

2)植筋膠：其基本性能應(yīng)符合GB 50728—2011工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范[4]表4.2.2-3中Ⅰ類膠A級的要求，長期使用性能中耐濕熱老化能力應(yīng)符合表4.2.2-4中Ⅰ類膠A級的要求。

3)環(huán)氧砂漿：采用改性環(huán)氧類乳液型水泥砂漿，其基本性能應(yīng)符合GB 50728—2011工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范[4]表7.2.1-1中Ⅰ級的要求。

5 結(jié)語

1)通過對火災(zāi)后現(xiàn)場混凝土和鋼筋進行檢測，說明了火災(zāi)后鋼筋力學(xué)性能沒有降低，而混凝土受到不同程度的損傷，需要對火災(zāi)后混凝土采取必要加固修復(fù)。2)對于受損傷混凝土，應(yīng)先鑿除松散混凝土，至露出混凝土結(jié)構(gòu)新鮮、堅固面，再根據(jù)損傷程度分別采用水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、細(xì)石混凝土等修補。3)對于火災(zāi)后結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方案，需要對主要的加固修復(fù)材料如裂縫修補材料、植筋膠、環(huán)氧砂漿等的技術(shù)要求進行嚴(yán)格控制。