曾繁文

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

0 引言

建筑物著火已越來越頻發(fā)，建筑火勢由于煙氣流的流動作用，火勢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。火災(zāi)發(fā)生時，現(xiàn)場極易產(chǎn)生大量的煙塵和有毒害氣體，對人身體健康造成很大傷害，且煙塵和有毒害氣體流動性很塊，會迅速充滿安全逃生出口，嚴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，建筑物著火也會造成重大的經(jīng)濟損失。鑒于火災(zāi)發(fā)生后對建筑結(jié)構(gòu)的影響很大，如何評價火災(zāi)后建筑物的安全性已成為一項重要的研究。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，具體分析了火災(zāi)后建筑現(xiàn)場檢測內(nèi)容、受損混凝土構(gòu)件評級，并對災(zāi)后混凝土構(gòu)件進行加固處理，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)計等級為甲級，基礎(chǔ)采用素混凝土樁基礎(chǔ)，混凝土強度設(shè)計等級：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)場調(diào)查、檢測

2.1 火災(zāi)過程調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，2017 年 6 月 15 日 10 時 05 分左右，安裝作業(yè)人員在進行現(xiàn)場電焊作業(yè)時，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)消防隊撲救，于 2017 年 6 月 15 日 10 時 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)場實際情況，在發(fā)生火災(zāi)區(qū)域（標高-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重，部分構(gòu)件表面混凝土幾乎全部脫落，鋼筋外露嚴重。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)生火災(zāi)區(qū)域（標高-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

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對出現(xiàn)混凝土脫落的構(gòu)件進行脫落深度檢測，剪力墻混凝土的脫落深度在 4.3～42.7 mm，局部達 45.2mm；現(xiàn)澆板混凝土的脫落深度在 14.4～44.8 mm，局部達 48.6 mm。

2.5 火場溫度的判定

依據(jù) CECS252：2009《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》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 混凝土強度檢測［3，4］

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用鉆芯法對混凝土構(gòu)件進行混凝土強度檢測。根據(jù)災(zāi)后現(xiàn)場的實際情況，在受火區(qū)域的剪力墻上鉆取 6 個芯樣，在未受火區(qū)域的剪力墻鉆上取 6 個芯樣，并對鉆取芯樣進行加工，加工后芯樣試件高徑比為 1∶1，芯樣試件直徑為Φ100 mm，芯樣長度為 100 mm，芯樣試件端面為磨平面。通過對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《鉆芯法檢測混凝土強度技術(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《鉆芯法檢測混凝土強度技術(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，在壓力試驗機上對加工后的芯樣進行抗壓強度試驗，芯樣試件抗壓強度檢測結(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，破壞時無異常現(xiàn)象。根據(jù)鉆芯法檢測結(jié)果判定：著火區(qū)域的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部混凝土強度未發(fā)生明顯損失。

2.7 鋼筋力學(xué)性能檢測

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，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、同材料的鋼筋進行力學(xué)性能試驗。結(jié)果表明，受火區(qū)域的鋼筋試件的屈服強度、抗拉強度、伸長率及冷彎性與預(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)件的鑒定評級

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。灌漿后混凝土構(gòu)件截面尺寸在原設(shè)計基礎(chǔ)上增大 20 mm。加固時采用“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，應(yīng)按要求拌合，及時噴灑養(yǎng)護劑或覆蓋塑料薄膜，保持濕潤。灌漿材料應(yīng)處于濕潤狀態(tài)或噴灑養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間≥ 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)澆板采用碳纖維進行加固。框架梁及現(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，并用混凝土修補平整，表面應(yīng)清潔干凈。采用碳纖維布加固前，對粘貼部位混凝土的表層含水率及所處的環(huán)境溫度進行測量，達到規(guī)定后才可施工。黏貼碳纖維時，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 的水泥砂漿保護層加以防護。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