淺談鋼筋混凝土結構橋墩過火后材料特性變化

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摘要：關于討論混凝土結構過火后的相關材料物理指標變化，包括混凝土結構在火災中所處環境、結構在高溫下力學性能、火災后結構鑒定。

關鍵詞：混凝土；高溫；火燒；材料特性；

1引言

我國是橋梁建設大國，擁有的橋梁數量居世界首位。目前的橋梁結構以鋼筋混凝土為主，本文以混凝土結構在過火后各材料指標變化做為相關研究。

2工程背景

某橋梁上部結構連續梁箱-T梁組合結構，下部結構為圓柱式鋼筋混凝土橋墩。某天凌晨因H12（2）墩附近發生火災，造成橋墩混凝土脫落、露筋、空洞、開裂及墩身和梁體表面被熏黑。橋梁示意圖如圖1所示。

圖1 H線平面示意圖

3混凝土結構過火后現場檢查情況

本次檢查針對H8#～H15#七跨梁體和過火位置墩身。檢查混凝土過火后表面顏色改變、裂縫分布、混凝土剝落露筋、錘子敲擊聲音及結構形體變化等情況。

3.1火災時構件表面溫度判斷

火災溫度的高低和時間長短直接影響結構的損傷程度，因此判斷受損結構的火災溫度十分重要。構件表面曾經達到的最高溫度及作用范圍可根據火災現場殘留物融化、變形、燃燒、燒損程度等進行判斷；也可根據《火災后混凝土構件評定標準》（DBJ08-219-96）的相關規定，依據構件表現缺損情況進行判斷，如表1所示。

表1 火災后混凝土構件外觀特征

溫度℃<300300～500500～700700～800>800

表面顏色附著黑煙粉紅鐵銹紅到淺黃淺黃到土黃土黃到黑白

爆裂剝落無局部粉刷層角部混凝土大面積混凝土疏松、大塊剝落

開裂無微細裂縫角部出現裂縫較多裂縫貫穿裂縫

露筋無無板底、梁側有（少量露筋）大量有嚴重有

錘子敲擊聲音響亮，混凝土表面不留下明顯印痕較響亮，混凝土表面留下明顯印痕，周圍打掉薄薄碎片聲音較悶、混凝土粉碎和塌落聲音發悶、混凝土粉碎和塌落聲音發啞、混凝土嚴重塌落

3.2梁體檢測

H9#～H14#五跨主梁表面都有不同程度的熏黑，H11#～H13#兩跨南半邊熏黑較為嚴重。在H12（2）墩附近主梁未發現混凝土爆裂剝落、開裂、露筋現象，經錘子敲擊H12（2）#墩上部靠近主梁處表面，聲音響亮，混凝土表面不留下明顯痕跡，根據表1可知，火災時，H12（2）#墩頂附近主梁表面溫度<300℃，主梁表面熏黑。火災時主梁表面溫度推斷如表2所示。

表2 主梁火災時表面溫度判斷

位置H8～H15六跨主梁

嚴重熏黑區域輕微熏黑區域無熏黑區域

表面顏色附著嚴重黑煙附著輕微黑煙涂漆顏色

爆裂剝落無無無

開裂無無無

露筋無無無

錘子敲擊聲音響亮，混凝土表面不留下明顯印痕聲音響亮，混凝土表面不留下明顯印痕聲音響亮，混凝土表面不留下明顯印痕

表面溫度推定范圍℃<300常溫常溫

3.3墩身檢測

為了便于分析描述，把橋墩分為上部（距地面4m以上）、中部（距地面2m～4m）、下部（距地面2m以下）。

H12（2）#橋墩病害展開圖如圖2所示，H12（2）#橋墩詳細病害描述如表3所示。對比可知，H12（2）#橋墩出現的混凝土破損露筋、裂縫和空洞等病害是火災導致，火災后橋墩破損最嚴重處結構截面相對火災前減小7.4%。H12（2）#橋墩火災時表面溫度判斷如表4所示。

表3 H12（2）#橋墩病害描述表

序號病害描述病害程度對應編號

1H12（2）#橋墩表面被熏黑整個橋墩，S=14.0m2/

2H12（2）#橋墩西側距離地面1.0m處骨料外露、破損露筋S≈1.18×0.6m2，深度10mm