曾繁文

（甘肅省建筑科學(xué)研究院（集團(tuán)）有限公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

建筑物著火已越來越頻發(fā)，建筑火勢(shì)由于煙氣流的流動(dòng)作用，火勢(shì)蔓延速度是非常之快。建筑物一旦著火，很有可能造成人員傷亡事故?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)極易產(chǎn)生大量的煙塵和有毒害氣體，對(duì)人身體健康造成很大傷害，且煙塵和有毒害氣體流動(dòng)性很塊，會(huì)迅速充滿安全逃生出口，嚴(yán)重影響人們的疏散速度，從而造成更大的人員傷亡事故。同樣，建筑物著火也會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于火災(zāi)發(fā)生后對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響很大，如何評(píng)價(jià)火災(zāi)后建筑物的安全性已成為一項(xiàng)重要的研究。本文依據(jù)某鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)建筑物受火后的受損檢測(cè)，具體分析了火災(zāi)后建筑現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)內(nèi)容、受損混凝土構(gòu)件評(píng)級(jí)，并對(duì)災(zāi)后混凝土構(gòu)件進(jìn)行加固處理，為類似工程提供參考交流素材。

1 工程概況

某建筑為地下 1 層、地上 18 層鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，建造于 2016 年 11 月。該工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，基礎(chǔ)采用素混凝土樁基礎(chǔ)，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)：地下 1 層～地上 18 層混凝土構(gòu)件均采用C30混凝土。結(jié)構(gòu)平面示意圖如圖 1 所示。

圖1 結(jié)構(gòu)平面示意圖

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、檢測(cè)

2.1 火災(zāi)過程調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，2017 年 6 月 15 日 10 時(shí) 05 分左右，安裝作業(yè)人員在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)電焊作業(yè)時(shí)，不慎將焊渣從預(yù)留洞口濺落致一層商鋪內(nèi)存放的用于預(yù)留洞口吊洞及柔性連接施工的材料上引起火災(zāi)，后經(jīng)消防隊(duì)撲救，于 2017 年 6 月 15 日 10 時(shí) 25 分左右將火撲滅。

2.2 燃燒殘留物調(diào)查［1］

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，燃燒后的地面殘留物為黑色碎塊及脫落的混凝土碎屑，厚度約為 5～30 mm，×①～②軸線基礎(chǔ)側(cè)面外露防水卷材局部燒焦、融化，①×～軸線剪力墻外側(cè)墻體根部粘貼的保溫板局部融化，×①～④軸線剪力墻墻角附近地面上有已燒盡或未完全燒盡的模板、方木，①～④×～軸線范圍內(nèi)的部分剪力墻穿墻孔內(nèi) PVC 管燒焦，①～④×～軸線范圍內(nèi)的部分剪力墻表面附著黑色煙灰，部分現(xiàn)澆板板底附著黑色煙灰。

2.3 混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件受損調(diào)查［2］

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在發(fā)生火災(zāi)區(qū)域（標(biāo)高-2.4～3.95 m 處①～④×～軸線）的剪力墻、現(xiàn)澆梁及現(xiàn)澆板受損情況進(jìn)行宏觀檢查，具體內(nèi)容包括觀察混凝土構(gòu)件表面顏色、表面開裂情況、表面脫落情況，并用小鐵錘敲擊檢查混凝土表面疏松情況及露筋情況。結(jié)果表明：剪力墻、現(xiàn)澆梁及現(xiàn)澆板表面混凝土脫落嚴(yán)重，部分構(gòu)件表面混凝土幾乎全部脫落，鋼筋外露嚴(yán)重。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)生火災(zāi)區(qū)域（標(biāo)高-2.4～3.95 m 處①～④×～軸線），部分構(gòu)件表面附著黑煙，與內(nèi)部未發(fā)生火災(zāi)區(qū)域混凝土顏色對(duì)比發(fā)現(xiàn)，著火區(qū)域混凝土顏色均呈土黃色，部分構(gòu)件表面有大面積剝落及開裂現(xiàn)象，部分構(gòu)件有裂縫貫穿于整個(gè)構(gòu)件，用小鐵錘敲擊部分構(gòu)件表面，聲音發(fā)悶，構(gòu)件表面留有明顯的錘擊印跡，部分構(gòu)件表面混凝土脫落，受力鋼筋外露且表面附著黑煙，部分外露鋼筋彎曲，著火區(qū)域混凝土無明顯變形。

2.4 剪力墻及現(xiàn)澆板表面的混凝土脫落深度檢測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)出現(xiàn)混凝土脫落的構(gòu)件進(jìn)行脫落深度檢測(cè)，剪力墻混凝土的脫落深度在 4.3～42.7 mm，局部達(dá) 45.2mm；現(xiàn)澆板混凝土的脫落深度在 14.4～44.8 mm，局部達(dá) 48.6 mm。

2.5 火場(chǎng)溫度的判定

依據(jù) CECS252：2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求，結(jié)合混凝土表面顏色、開裂脫落、錘擊反應(yīng)與溫度的關(guān)系分析，混凝土顏色為淺黃色，并伴有大面積開裂、脫落現(xiàn)象，錘擊聲音發(fā)悶、混凝土成粉末狀，火災(zāi)持續(xù)約為 20 min，判定混凝土表面溫度為 700～800 ℃。

2.6 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)［3，4］

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用鉆芯法對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)。根據(jù)災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在受火區(qū)域的剪力墻上鉆取 6 個(gè)芯樣，在未受火區(qū)域的剪力墻鉆上取 6 個(gè)芯樣，并對(duì)鉆取芯樣進(jìn)行加工，加工后芯樣試件高徑比為 1∶1，芯樣試件直徑為Φ100 mm，芯樣長(zhǎng)度為 100 mm，芯樣試件端面為磨平面。通過對(duì)加工后的芯樣外觀檢查發(fā)現(xiàn)，粗骨料粒徑為 2～41 mm，粗骨料粒徑基本滿足 JGJ/T 384－2016《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于芯樣直徑不宜小于骨料最大粒徑 3 倍的要求。芯樣外觀良好，芯樣尺寸偏差及外觀質(zhì)量滿足 JGJ/T 384－2016《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。在室內(nèi)自然干燥 3 d 后，在自然干燥狀態(tài)下，在壓力試驗(yàn)機(jī)上對(duì)加工后的芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，芯樣試件抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果表明，在受火區(qū)域的剪力墻上鉆取的芯樣混凝土強(qiáng)度在 33.8～46.8 MPa，在未受火區(qū)域的剪力墻上鉆取的芯樣混凝土強(qiáng)度在 30.2～39.1 MPa；所有芯樣試件的破壞形式為抗壓破壞，破壞時(shí)無異?，F(xiàn)象。根據(jù)鉆芯法檢測(cè)結(jié)果判定：著火區(qū)域的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部混凝土強(qiáng)度未發(fā)生明顯損失。

2.7 鋼筋力學(xué)性能檢測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇受火區(qū)域剪力墻及現(xiàn)澆板內(nèi)部截取 7 根受力鋼筋試件、并在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留的鋼筋中各截取 7 根與該工程剪力墻及現(xiàn)澆板上同規(guī)格、同廠家、同材料的鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。結(jié)果表明，受火區(qū)域的鋼筋試件的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率及冷彎性與預(yù)留原材相比未發(fā)生明顯變化。

3 火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鑒定評(píng)級(jí)

4 火災(zāi)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固維修方案［5］

4.1 剪力墻構(gòu)件加固維修

剪力墻構(gòu)件采用水泥基灌漿料加固?；馂?zāi)區(qū)域內(nèi)剪力墻構(gòu)件表面疏松混凝土應(yīng)鑿除，表面鑿毛，鑿除厚度≥ 40 mm，并涂混凝土界面劑，灌漿并保濕養(yǎng)護(hù)。灌漿后混凝土構(gòu)件截面尺寸在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增大 20 mm。加固時(shí)采用“S”形φ4 鋼絲與原有鋼筋網(wǎng)拉結(jié)，間距為 800 mm，并且呈梅花狀布置。鋼筋網(wǎng)格在墻面的固定位置應(yīng)平整牢固，與原有最外層鋼筋凈距為 12 mm。水泥基灌漿材料在施工時(shí)，應(yīng)按要求拌合，及時(shí)噴灑養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋塑料薄膜，保持濕潤(rùn)。灌漿材料應(yīng)處于濕潤(rùn)狀態(tài)或噴灑養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥ 7 d（見圖 2、圖3）。

圖2 水泥基灌漿料加固墻體（單位：mm）

圖3 1-1 剖面圖（單位：mm）

4.2 框架梁及現(xiàn)澆板構(gòu)件加固維修

框架梁及現(xiàn)澆板采用碳纖維進(jìn)行加固?？蚣芰杭艾F(xiàn)澆板構(gòu)件表面疏松混凝土應(yīng)鑿除，表面鑿毛，直到混凝土結(jié)構(gòu)新面完全露出，之后涂刷混凝土界面劑，并用混凝土修補(bǔ)平整，表面應(yīng)清潔干凈。采用碳纖維布加固前，對(duì)粘貼部位混凝土的表層含水率及所處的環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，達(dá)到規(guī)定后才可施工。黏貼碳纖維時(shí)，將碳纖維布用手輕壓貼于需粘貼的位置，宜采用專用的滾筒順纖維方向數(shù)次來回滾壓，排除氣泡，使結(jié)構(gòu)膠充分浸透碳纖維布，以保障很好的粘結(jié)效果；易可在碳纖維表面抹一層厚 15～25 mm 的水泥砂漿保護(hù)層加以防護(hù)。為保證加固構(gòu)件的耐久性，所以粘貼碳纖維加固的構(gòu)件表面采用抗裂砂漿粉刷（見圖 4、圖 5）。

圖4 碳纖維加固現(xiàn)澆板（單位：mm）

圖5 碳纖維加固現(xiàn)澆梁（單位：mm）

5 結(jié)語