火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)外觀情況與燒灼深度的分析

張弼偉

0 引言

在工業(yè)與民用建筑中，混凝土結(jié)構(gòu)是一種主要的結(jié)構(gòu)形式，而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，火災(zāi)發(fā)生的頻率越發(fā)增多，火災(zāi)發(fā)生后，建筑材料的強(qiáng)度、剛度、耐久性等指標(biāo)明顯劣化，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的承載能力和抗震能力明顯下降。火災(zāi)雖然會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成明顯損傷，但是結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)修復(fù)加固后，還是可以繼續(xù)使用，而確定構(gòu)件的燒傷深度則是火災(zāi)作用后混凝土構(gòu)件加固的前提。筆者在工作中參與了一些火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)鑒定工作，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，在此，結(jié)合工程實(shí)例簡(jiǎn)要分析火災(zāi)后混凝土外觀情況與燒傷深度的聯(lián)系，以供大家參考。

1 工程實(shí)例

某工程為現(xiàn)澆混凝土儲(chǔ)煤筒倉(cāng)，筒倉(cāng)平面形狀為圓形，內(nèi)徑為21 m，混凝土筒壁厚400mm，總高度51.3 m。

1.1 過(guò)火范圍調(diào)查

該儲(chǔ)煤倉(cāng)起火點(diǎn)在倉(cāng)底漏斗處，火災(zāi)發(fā)生到被撲滅歷時(shí)約20 min。火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)可燃物主要是倉(cāng)底漏斗豎壁及斜壁處鋪設(shè)的聚氯乙烯抗磨材料。

1.2 過(guò)火區(qū)域混凝土構(gòu)件分級(jí)

因火場(chǎng)溫度不同，且各類(lèi)型構(gòu)件受火位置和面積不同，故過(guò)火區(qū)域內(nèi)各類(lèi)混凝土構(gòu)件受損程度也不同。根據(jù)該儲(chǔ)煤倉(cāng)各部分在主體結(jié)構(gòu)中的作用及火災(zāi)對(duì)其影響程度的不同，對(duì)儲(chǔ)煤倉(cāng)各部分進(jìn)行分類(lèi)檢測(cè)。對(duì)應(yīng)調(diào)查的火災(zāi)溫度和構(gòu)件表面顏色、裂損狀況、錘擊聲音等外觀特征，參照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將火災(zāi)后構(gòu)件劃分為4個(gè)類(lèi)別等級(jí):輕微或未直接遭受燒灼作用(Ⅱa級(jí)構(gòu)件)、輕度燒灼(Ⅱb級(jí)構(gòu)件)、中度燒灼尚未破壞(Ⅲ級(jí)構(gòu)件)、破壞(Ⅳ級(jí)構(gòu)件)。類(lèi)別劃分的原則見(jiàn)表1。

表1 類(lèi)別等級(jí)劃分原則

1.3 火災(zāi)溫度判定

該筒倉(cāng)是在施工階段失火，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)殘余物不多，根據(jù)火災(zāi)殘余物的分布和部分變形的鋼筋，結(jié)合結(jié)構(gòu)外觀和燒損情況，結(jié)合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析后，我們給出了四個(gè)類(lèi)別等級(jí)的溫度區(qū)段:

Ⅳ級(jí)構(gòu)件(T＞800℃);Ⅲ級(jí)構(gòu)件(600℃ ＜T≤800℃);Ⅱb級(jí)構(gòu)件(300℃ ＜T≤600℃);Ⅱa級(jí)構(gòu)件(T≤300℃)。

1.4 超聲波檢測(cè)

混凝土在火災(zāi)高溫作用下，加速了游離水分的蒸發(fā)，并導(dǎo)致水泥漿體疏松、脫水、分解、骨料晶體分解、開(kāi)裂和強(qiáng)度降低等一系列變化，超聲波脈沖在火災(zāi)受損層混凝土中的傳播速度必然較未受損混凝土中的低。據(jù)以上原理，現(xiàn)場(chǎng)我們?cè)谠撏矀}(cāng)不同燒傷等級(jí)的部位隨機(jī)鉆取了64個(gè)混凝土芯樣，使用非金屬超聲儀，各混凝土芯樣沿長(zhǎng)度方向分段，在芯樣的兩對(duì)應(yīng)側(cè)面上以1cm的間距布置超聲測(cè)點(diǎn)，按徑向進(jìn)行超聲波測(cè)試，繪制了聲速與深度曲線，見(jiàn)圖1～圖3。

2 數(shù)據(jù)分析

測(cè)試結(jié)果表明:Ⅱa級(jí)構(gòu)件聲速平均值為4.266km/s，Ⅱb級(jí)構(gòu)件聲速平均值為4.014km/s，Ⅲ級(jí)構(gòu)件聲速平均值為3.984km/s。Ⅱa級(jí)構(gòu)件聲速曲線在10mm～30mm處隨著深度的增加而聲速遞增，深度超過(guò)30mm后，聲速則基本無(wú)明顯變化，在30mm處存在較為明顯的拐點(diǎn);Ⅱb級(jí)構(gòu)件聲速曲線在10mm～70mm處隨著深度的增加而聲速遞增，深度超過(guò)30mm后，聲速則基本無(wú)明顯變化，在70mm處存在較為明顯的拐點(diǎn);Ⅲ級(jí)構(gòu)件聲速曲線在10mm～110mm處隨著深度的增加而聲速遞增，深度超過(guò)110mm后，聲速基本無(wú)明顯變化，在110mm處存在較為明顯的拐點(diǎn)。

分析測(cè)試結(jié)果可知:1)受火災(zāi)影響，過(guò)火后的混凝土構(gòu)件內(nèi)部密實(shí)度有降低。2)所有過(guò)火構(gòu)件聲速在30mm～110mm之間存在較大差異，因此混凝土表層燒灼深度基本劃定在30mm～110mm之間。3)根據(jù)各燒灼等級(jí)狀態(tài)下的混凝土聲速—燒傷深度曲線可以判斷:Ⅱa級(jí)構(gòu)件燒灼深度在30mm以內(nèi);Ⅱb級(jí)構(gòu)件燒灼深度在30mm～70mm之間;Ⅲ級(jí)構(gòu)件燒灼深度在70mm～110mm之間;Ⅳ級(jí)構(gòu)件燒灼深度大于110mm。

3 結(jié)語(yǔ)

測(cè)試結(jié)果表明，曲線良好，能夠確定各外觀級(jí)別下的燒灼深度范圍。測(cè)試結(jié)果可為實(shí)際工程中，能夠直觀的、快速的推測(cè)燒灼深度提供參考。

［1］ CECS 252∶2009，火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］ 鄧國(guó)生.通過(guò)工程實(shí)例探討混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷的檢測(cè)［J］.山西建筑，2009，35(6):70-71.