火災后混凝土構件的損傷評估及修復

劉 承 鑫

(青島理工大學土木工程學院，山東 青島 266033)

火災后混凝土構件的損傷評估及修復

劉 承 鑫

(青島理工大學土木工程學院，山東 青島 266033)

介紹了火災對混凝土構件的致損機理及火災的發展過程，對其現有的損傷評估及修復方法進行了探討，針對已有方法不足之處，提出了未來火災后混凝土構件損傷評估及修復的發展趨勢。

火災，損傷評估，混凝土構件，鋼筋

0 引言

眾所周知，火災時刻存在人類的生產生活過程中，具有較高的毀滅性。火災發生之時，熱量通過熱傳導、熱對流、熱輻射三種方式進行傳輸，進而決定混凝土內部溫度場分布，導致材料力學性能下降，具體到結構層面表現形式：截面剛度和極限承載能力下降，帶來嚴重的安全隱患。對于抗震區域構筑物，其抗震性能嚴重退化，為此進行火災后構件評估和修復顯得尤為重要。

因此，分析構件內部的溫度場是研究混凝土構件抗火性能和后期損傷評估及修復的前提，具有重要意義。目前針對火災溫度場研究，主要是采用國際標準升溫曲線和大量試驗回歸數據進行數值分析，真實還原結構構件溫度場變化情況。

1 火災后混凝土構件的損傷評估

火災過程包含復雜的物理和化學變化，對構件的殘余力學性能提出嚴峻的考驗。由于混凝土是熱惰性材料，熱量傳輸性能較差，從表面到內部各點經受的最高溫度也不相同，損傷具有長期性和不均勻性。針對混凝土構件，火災后的殘余力學性能評估一直就是國際公認的難題。

目前，國外專家針對火災后混凝土構件損傷評估進行了大量研究，研究成果顯著，針對具體工程特點，研發了具有針對性的測試方法。我國在此領域也開展了大量前瞻性工作，頒布了《火災后建筑結構鑒定標準》，目前國內已有火災檢測、評估報告基本以該標準為主線進行編寫，應用廣泛。查閱分析相關文件資料，基于火災后混凝土構件外觀特征，主要包括：構件表面顏色、裂縫開展程度、撓度變化程度等，作為判斷火災的火場溫度及構件灼著溫度的主要依據，進行初步鑒定評級，進而通過紅外熱像技術、抽樣試驗等校核構件承載力進行詳細鑒定評級。但迄今為止，由于火災蔓延復雜性及檢測手段的局限性，仍沒有一種方法能完全令人滿意。

近些年來，動力檢測技術發展迅速，廣泛應用于結構損傷識別中，對于定量評價結構構件受損程度具有重要意義。目前，基于動力測試手段進行火災后混凝土構件損傷性能評估僅停留于科研階段，主要原因是對測試工具、測試方法、評估方法要求甚高。

2 火災后混凝土構件的修復

火災后混凝土構件的修復是基于損傷評估提出，火災過程之后，鋼筋混凝土梁的損傷評估和修復可大致分為3個層級：

1)基于現場已有調查，包含構件外觀特征、燒灼物特點、錘擊聲音等初步鑒定和回彈法、鉆心取樣等詳細鑒定，進而推定結構損傷情況。

2)進行力學層面的校核，通過對混凝土、鋼筋的力學性能進行折算，驗證火災后構件變形和承載能力。

3)基于大量的試驗、有限元數值模擬、理論驗算進而制定修復方案，最后采用已有常見加固措施進行修復。

針對火災后混凝土構件修復加固，國內外學者提出大量方法和技術，基本原理主要是提高材料力學性能和增大截面剛度。主要包括增大截面面積、粘貼鋼板的方法、置換的方法、受損表面噴射混凝土的方法、繞絲的方法、增設鋼支撐的方法等。方法眾多，修復思路大致相同，但是，從微觀角度進行修復的方法甚少。

3 展望

1)火災后混凝土結構構件的損傷評估及修復是整體性工作，損傷評估方法的好壞直接決定后期修復的效果，故進行損傷評估工作具有重要意義。伴隨人工智能、動力測試技術的發展，基于動力測試進行混凝土結構構件定量損傷評估具有不錯的發展前景。

2)火災后混凝土結構構件修復工作，對于保障人民財產安全、節材、節能具有重要意義。伴隨可再生混凝土、自愈性混凝土等新型材料的出現，有不錯的應用前景。

3)現有文獻，針對混凝土構件損傷及修復工作，主要圍繞宏觀尺度進行，致損機理認識不夠全面、深入，故進行微觀尺度研究具有重要意義。

4 結語

通過上述總結、論述，我們可以得知：進行火災后混凝土構件的損傷評估及修復具有重要意義。現有很多損傷評估及修復工作只停留在定性判斷位置上，相信不久的將來，伴隨著相關損傷識別技術的發展，混凝土構件定量評估、有效性修復等工作會得到真正解決。

[1] 吳 波,唐貴和.近年來混凝土結構抗火研究進展[J].建筑結構學報,2010,31(6):110-121.

[2] 陸洲導,蘇 磊.我國混凝土結構火災(高溫)后損傷機理與評估方法的研究進展和發展趨勢[J].建筑結構學報,2010(S2):202-209.

[3] 陸洲導,蘇 磊,余江滔,等.火災后混凝土結構檢測的方法與發展探討[J].結構工程師,2010,26(1):131-138.

The damage evaluation and repair of concrete members after fire

Liu Chengxin

(CivilEngineeringSchool,QingdaoTechnologicalUniversity,Qingdao266033,China)

This paper introduced the damage mechanism of fire to concrete member and the fire development process, discussed the existing damage evaluation and repair methods, according to the shortage of existing methods, put forward the future development trend of concrete member damage evaluation and repair after fire.

fire, damage assessment, concrete member, steel bar

1009-6825(2017)20-0043-02

2017-04-25

劉承鑫(1993- )，男，在讀碩士

TU375

A