火災后混凝土結構外觀情況與燒灼深度的分析

張弼偉

0 引言

在工業與民用建筑中，混凝土結構是一種主要的結構形式，而隨著我國經濟的快速發展，火災發生的頻率越發增多，火災發生后，建筑材料的強度、剛度、耐久性等指標明顯劣化，導致混凝土構件的承載能力和抗震能力明顯下降。火災雖然會對混凝土結構造成明顯損傷，但是結構經過修復加固后，還是可以繼續使用，而確定構件的燒傷深度則是火災作用后混凝土構件加固的前提。筆者在工作中參與了一些火災后混凝土結構的檢測鑒定工作，積累了一些經驗，在此，結合工程實例簡要分析火災后混凝土外觀情況與燒傷深度的聯系，以供大家參考。

1 工程實例

某工程為現澆混凝土儲煤筒倉，筒倉平面形狀為圓形，內徑為21 m，混凝土筒壁厚400mm，總高度51.3 m。

1.1 過火范圍調查

該儲煤倉起火點在倉底漏斗處，火災發生到被撲滅歷時約20 min。火災現場可燃物主要是倉底漏斗豎壁及斜壁處鋪設的聚氯乙烯抗磨材料。

1.2 過火區域混凝土構件分級

因火場溫度不同，且各類型構件受火位置和面積不同，故過火區域內各類混凝土構件受損程度也不同。根據該儲煤倉各部分在主體結構中的作用及火災對其影響程度的不同，對儲煤倉各部分進行分類檢測。對應調查的火災溫度和構件表面顏色、裂損狀況、錘擊聲音等外觀特征，參照相關規范標準，將火災后構件劃分為4個類別等級:輕微或未直接遭受燒灼作用(Ⅱa級構件)、輕度燒灼(Ⅱb級構件)、中度燒灼尚未破壞(Ⅲ級構件)、破壞(Ⅳ級構件)。類別劃分的原則見表1。

表1 類別等級劃分原則

1.3 火災溫度判定

該筒倉是在施工階段失火，火災現場殘余物不多，根據火災殘余物的分布和部分變形的鋼筋，結合結構外觀和燒損情況，結合相關規范標準，綜合分析后，我們給出了四個類別等級的溫度區段:

Ⅳ級構件(T＞800℃);Ⅲ級構件(600℃ ＜T≤800℃);Ⅱb級構件(300℃ ＜T≤600℃);Ⅱa級構件(T≤300℃)。

1.4 超聲波檢測

混凝土在火災高溫作用下，加速了游離水分的蒸發，并導致水泥漿體疏松、脫水、分解、骨料晶體分解、開裂和強度降低等一系列變化，超聲波脈沖在火災受損層混凝土中的傳播速度必然較未受損混凝土中的低。據以上原理，現場我們在該筒倉不同燒傷等級的部位隨機鉆取了64個混凝土芯樣，使用非金屬超聲儀，各混凝土芯樣沿長度方向分段，在芯樣的兩對應側面上以1cm的間距布置超聲測點，按徑向進行超聲波測試，繪制了聲速與深度曲線，見圖1～圖3。

2 數據分析

測試結果表明:Ⅱa級構件聲速平均值為4.266km/s，Ⅱb級構件聲速平均值為4.014km/s，Ⅲ級構件聲速平均值為3.984km/s。Ⅱa級構件聲速曲線在10mm～30mm處隨著深度的增加而聲速遞增，深度超過30mm后，聲速則基本無明顯變化，在30mm處存在較為明顯的拐點;Ⅱb級構件聲速曲線在10mm～70mm處隨著深度的增加而聲速遞增，深度超過30mm后，聲速則基本無明顯變化，在70mm處存在較為明顯的拐點;Ⅲ級構件聲速曲線在10mm～110mm處隨著深度的增加而聲速遞增，深度超過110mm后，聲速基本無明顯變化，在110mm處存在較為明顯的拐點。

分析測試結果可知:1)受火災影響，過火后的混凝土構件內部密實度有降低。2)所有過火構件聲速在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)根據各燒灼等級狀態下的混凝土聲速—燒傷深度曲線可以判斷:Ⅱa級構件燒灼深度在30mm以內;Ⅱb級構件燒灼深度在30mm～70mm之間;Ⅲ級構件燒灼深度在70mm～110mm之間;Ⅳ級構件燒灼深度大于110mm。

3 結語

測試結果表明，曲線良好，能夠確定各外觀級別下的燒灼深度范圍。測試結果可為實際工程中，能夠直觀的、快速的推測燒灼深度提供參考。

［1］ CECS 252∶2009，火災后建筑結構鑒定標準［S］.

［2］ 鄧國生.通過工程實例探討混凝土結構火災損傷的檢測［J］.山西建筑，2009，35(6):70-71.