某商住樓火災(zāi)后檢測(cè)與分析

岳亮亮 （安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站，安徽 合肥 230088）

0 前言

火災(zāi)為在時(shí)間或空間上不受人為控制的燃燒。在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最為常見、普遍地威脅公眾安全的災(zāi)害之一。建筑物災(zāi)后的加固及重建工作則涉及經(jīng)濟(jì)、安全等多方面因素，在保證不留安全隱患的同時(shí)應(yīng)盡可能的經(jīng)濟(jì)、合理，不過(guò)度加固及盲目拆除。為了解災(zāi)后建筑物的質(zhì)量情況，給后期加固設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)，火災(zāi)后的檢測(cè)鑒定則是尤為重要的一環(huán)。本文以某商住樓為例，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查與檢測(cè)，評(píng)定建筑物災(zāi)后的安全狀況，為后續(xù)的加固處理提供建議與技術(shù)資料，并為同類災(zāi)后檢測(cè)提供參考。

1 工程概況

某商住樓為多層框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積約兩萬(wàn)余平方米。該建筑一、二層為商業(yè)用房，結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30。因商場(chǎng)不慎失火且火災(zāi)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，為了解災(zāi)后主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量情況，給建筑結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)和后續(xù)處理提供技術(shù)資料，需對(duì)火災(zāi)后工程質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

根據(jù)委托要求并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，2019年9月12日至20日對(duì)該建筑一、二層主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行火災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，主要檢測(cè)項(xiàng)目包括火損后結(jié)構(gòu)混凝土外觀質(zhì)量、混凝土火損后中性化深度和燒傷深度、完好區(qū)域結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度、火損混凝土強(qiáng)度損失評(píng)估以及鋼筋力學(xué)性檢驗(yàn)等。

2.1 火損后構(gòu)件外觀質(zhì)量檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)采用觀察、錘敲、尺量等方法檢測(cè)火損后結(jié)構(gòu)混凝土外觀質(zhì)量，并依據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（CECS 252:2009）[1]綜合油煙和煙灰、混凝土顏色改變、火災(zāi)裂縫、錘擊反應(yīng)、混凝土脫落情況、受力鋼筋露筋情況、受力鋼筋粘接性能及構(gòu)件變形情況等因素對(duì)火災(zāi)后混凝土板、框架梁及框架柱損傷等級(jí)進(jìn)行初步鑒定評(píng)級(jí)，根據(jù)構(gòu)件受損嚴(yán)重情況由輕至重可評(píng)定為Ⅱa、Ⅱb、Ⅲ、Ⅳ級(jí)。其中Ⅱa級(jí)為輕微或未直接遭受燒灼作用，結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能未受或僅受輕微影響，可不采取措施或僅采取提高耐久性的措施；Ⅱb級(jí)為輕度燒灼，未對(duì)結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生明顯影響，尚不影響結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)采取提高耐久性或局部處理和外觀修復(fù)措施；Ⅲ級(jí)為中度燒灼尚未破壞，顯著影響結(jié)構(gòu)材料或結(jié)構(gòu)性能，明顯變形或開裂，對(duì)結(jié)構(gòu)安全或正常使用產(chǎn)生不利影響，應(yīng)采取加固或局部更換措施；Ⅳ級(jí)為破壞，火災(zāi)中或火災(zāi)后結(jié)構(gòu)倒塌或構(gòu)件塌落，結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?zé)茡p壞、變形損壞或開裂損壞，結(jié)構(gòu)承載能力喪失或大部喪失，危及結(jié)構(gòu)安全，必須立即采取安全支護(hù)、徹底加固或拆除更換措施。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，一層結(jié)構(gòu)中火損比較嚴(yán)重的構(gòu)件集中在2-16～C-H區(qū)域，其中有11根柱初步鑒定評(píng)級(jí)為Ⅲ級(jí)，燒傷嚴(yán)重，混凝土保護(hù)層已受到損傷，約占柱總數(shù)的14%。該區(qū)域現(xiàn)澆板板底混凝土普遍崩落、鋼筋外露，火損最嚴(yán)重處板已燒穿，總面積約920m2，約占總面積的48%。有5道框架梁初步鑒定評(píng)級(jí)為Ⅲ級(jí)，梁底鋼筋的混凝土保護(hù)層受到損傷，占梁類構(gòu)件的4%。二層結(jié)構(gòu)中火損比較嚴(yán)重的構(gòu)件集中在2-16～A-G區(qū)域，其中有6根柱初步鑒定評(píng)級(jí)為Ⅲ級(jí)，燒傷嚴(yán)重，混凝土保護(hù)層已受到損傷，約占柱總數(shù)的6%，該區(qū)域現(xiàn)澆板板底混凝土普遍崩落、鋼筋外露，火損最嚴(yán)重處板已燒穿，總面積約1020m2，占總面積的49%，有27道初步鑒定評(píng)級(jí)為Ⅲ級(jí)，梁燒傷嚴(yán)重，梁底鋼筋的混凝土保護(hù)層受到損傷，占梁類構(gòu)件的4%。其余構(gòu)件初步鑒定評(píng)級(jí)為Ⅱa或Ⅱb級(jí)，為輕微或?yàn)檩p度燒灼，主要表現(xiàn)為表面粉刷層黑色覆蓋，少量龜裂紋，結(jié)構(gòu)混凝土完好，無(wú)明顯破損。

2.2 梁、板的撓度

為了解混凝土構(gòu)件受火災(zāi)影響后的變形情況，現(xiàn)場(chǎng)采用水準(zhǔn)儀對(duì)火損嚴(yán)重區(qū)域的框架梁及現(xiàn)澆板的撓度進(jìn)行了檢測(cè)。

現(xiàn)場(chǎng)共計(jì)抽檢了7榀框架梁，梁中部相對(duì)于兩端最大撓度值為9mm～45mm，最大撓度值為45mm。共計(jì)抽檢2塊現(xiàn)澆板，板跨中相對(duì)于支座處撓度值分別為65mm和42mm。

2.3 混凝土抗壓強(qiáng)度

現(xiàn)場(chǎng)采用回彈兼鉆芯修正的方法對(duì)未被燒傷部分框架梁及框架柱混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。回彈法是采用回彈儀彈擊混凝土表面，測(cè)試混凝土表面硬度，根據(jù)回彈值來(lái)推定混凝土抗壓強(qiáng)度的一種間接非破損檢測(cè)方法，回彈的測(cè)試及計(jì)算依據(jù)《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23-2011）[2]進(jìn)行。鉆芯法是利用工程鉆機(jī)直接從結(jié)構(gòu)混凝土上鉆取芯樣，并對(duì)芯樣進(jìn)行切割磨平后等一系列加工后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的一種直接檢測(cè)方法，芯樣的鉆取、加工和試驗(yàn)依據(jù)《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 384-2016）[3]進(jìn)行。火災(zāi)后構(gòu)件不具備回彈法測(cè)試條件，無(wú)法直接采用回彈法檢測(cè)其混凝土抗壓強(qiáng)度，因此采用回彈兼鉆芯修正的方法檢測(cè)火損后構(gòu)件的混凝土抗壓強(qiáng)度。回彈兼鉆芯修正法既可利用回彈法進(jìn)行大量測(cè)試而不損傷結(jié)構(gòu)，又可利用鉆芯法提高其檢測(cè)精度。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，現(xiàn)場(chǎng)共計(jì)鉆取24個(gè)直徑為75mm的芯樣，其中12個(gè)框架柱芯樣抗壓強(qiáng)度代表值為39.5MPa～45.2MPa，12個(gè)框架梁芯樣抗壓強(qiáng)度代表值為37.2MPa～46.6MPa。

根據(jù)回彈統(tǒng)一測(cè)強(qiáng)曲線，計(jì)算構(gòu)件各測(cè)區(qū)的混凝土強(qiáng)度換算值，用芯樣抗壓強(qiáng)度修正后，計(jì)算各構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、推定值等參數(shù)。

按照前述南水北調(diào)工程供水利潤(rùn)形成等式，可變換為：工程供水價(jià)-變動(dòng)成本=[固定成本+稅后利潤(rùn)/(1-所得稅率)]/供水量。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，抽檢的一層、二層框架柱混凝土強(qiáng)度推定值35.6MPa～37.3MPa，一層、二層框架梁混凝土強(qiáng)度推定值32.2MPa～38.6MPa，均符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30的要求。

2.4 混凝土燒傷中性深度

現(xiàn)場(chǎng)利用1%～2%濃度的酒精酚酞溶液測(cè)試混凝土燒傷的中性化深度。普通混凝土PH值整體呈堿性，當(dāng)用1%～2%濃度的酒精酚酞溶液噴灑其上時(shí)會(huì)呈紅色。當(dāng)混凝土溫度達(dá)到450℃以上時(shí)，混凝土中的游離Ca(OH)2將分解成CaO和H2O，混凝土由堿性向中性轉(zhuǎn)化，當(dāng)用1%～2%濃度的酒精酚酞溶液噴灑其上時(shí)則無(wú)紅色呈現(xiàn)，此位置即是燒傷中性深度。根據(jù)此原理即可采用1%～2%濃度的酒精酚酞溶液測(cè)試混凝土燒傷的中性化深度，具體檢測(cè)結(jié)果見下表。

根據(jù)上表，抽檢的燒傷較為嚴(yán)重區(qū)域5根構(gòu)件混凝土表面泛紅、泛白，局部露石剝落，燒傷中性化深度較深，為14mm～28mm，平均深度為17mm。一般燒傷區(qū)的5根構(gòu)件中性化深度為6mm～13mm，平均深度為10mm。輕微燒傷區(qū)的兩根構(gòu)件混凝土中性化深度均不大于10mm，與完好區(qū)混凝土碳化水平相當(dāng)。

2.5 混凝土損傷深度及混凝土強(qiáng)度損失評(píng)估

采用超聲法并結(jié)合鉆芯取樣的方法檢測(cè)混凝土火損影響深度，參考混凝土內(nèi)部密實(shí)性的檢測(cè)方法，通過(guò)不同損傷區(qū)域超聲聲速值的變化評(píng)估結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的損失情況。

超聲脈沖法是根據(jù)超聲波在混凝土中傳播的聲學(xué)參數(shù)來(lái)表征混凝土質(zhì)量的一種檢測(cè)方法。超聲波在相對(duì)均勻的混凝土中等距離傳播時(shí)，聲學(xué)參數(shù)具有一定的穩(wěn)定性。當(dāng)混凝土受高溫影響后原結(jié)構(gòu)被破壞，混凝土變得酥松，類似于混凝中的不密實(shí)、蜂窩及分層離析等缺陷，因缺陷破壞了聲通路的連續(xù)性，會(huì)明顯影響超聲聲時(shí)值。因此，利用概率統(tǒng)計(jì)原理對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物上各測(cè)點(diǎn)聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析，可對(duì)混凝土的損傷深度進(jìn)行評(píng)估。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，在混凝土表面受損且尚未崩落處采用超聲和鉆取的芯樣的方法檢測(cè)損傷深度，對(duì)于混凝土已經(jīng)崩落的損傷深度則直接用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，在火損較嚴(yán)重的區(qū)域檢測(cè)的30個(gè)測(cè)點(diǎn)損傷深度為11.0～45.0mm。在火損一般的區(qū)域檢測(cè)的25個(gè)測(cè)點(diǎn)損傷深度多為6.0～10.0mm。在火損輕微的區(qū)域檢測(cè)的15個(gè)測(cè)點(diǎn)的損傷深度均小于5.0mm。

構(gòu)件表層混凝土被火燒傷后變得疏松，會(huì)使超聲聲時(shí)值明顯增大，因此可以通過(guò)完好區(qū)與缺陷區(qū)的聲時(shí)值的變化來(lái)評(píng)估混凝土強(qiáng)度的損失情況。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，以若干完好構(gòu)件的聲時(shí)值計(jì)算出的聲時(shí)臨界值t1為基礎(chǔ)，并假定比t1大的測(cè)點(diǎn)都存在損傷層。若某構(gòu)件聲時(shí)值的平均值為t2，則該構(gòu)件損傷層混凝土強(qiáng)度損失則為（L1/t1-L2/t2）/（L1/t1），其中L1為與t1對(duì)應(yīng)的測(cè)距，L2為與t2對(duì)應(yīng)的測(cè)距。

經(jīng)檢測(cè)，一層柱混凝土損傷層的強(qiáng)度損失為16%～58%，一層頂梁混凝土損傷層的強(qiáng)度損失為19%～65%。二層柱混凝土損傷層的強(qiáng)度損失為10%～53%，二層頂梁混凝土損傷層的強(qiáng)度損失為12%～55%。

需要注意的是，強(qiáng)度完全損失的部位大部分處于混凝土保護(hù)層已經(jīng)受火破壞的區(qū)域，由于混凝土破壞切斷了超聲波的聲通路，造成聲時(shí)值急劇降低，甚至出現(xiàn)采集不到信號(hào)的現(xiàn)象。

混凝土燒傷中性化深度測(cè)試結(jié)果匯總表

2.6 混凝土結(jié)構(gòu)配筋情況

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)采用鋼筋測(cè)定儀在構(gòu)件表面測(cè)量鋼筋位置并記錄保護(hù)層厚度，然后用鋼卷尺量測(cè)鋼筋間距。

經(jīng)檢測(cè)，抽檢的一層柱的混凝土保護(hù)層厚平均值為27mm～35mm，二層柱的混凝土保護(hù)層厚平均值為28mm～32mm。抽檢的一層頂梁的混凝土保護(hù)層厚度平均值為15mm～28mm，合格率為52%，二層頂梁的混凝土保護(hù)層厚度平均值為14mm～23mm，合格率為46%，不合格點(diǎn)絕大多數(shù)表現(xiàn)為保護(hù)層厚度偏小。抽檢的現(xiàn)澆板混凝土保護(hù)層厚度平均值為8mm～27mm，合格點(diǎn)率為76%，不合格點(diǎn)部分偏大、部分偏小。

2.7 鋼筋力學(xué)性能

高溫會(huì)對(duì)混凝土內(nèi)的鋼筋造成顯著影響，為了解災(zāi)后混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋力學(xué)性能，需對(duì)鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)在現(xiàn)澆板底和梁的露筋處截取鋼筋進(jìn)行力學(xué)性檢驗(yàn)。

經(jīng)檢驗(yàn)，板底鋼筋的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能均滿足規(guī)范要求。從二層頂梁上截取的箍筋屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度均不符合規(guī)范要求，與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，分別降低約23%和15%。

3 處理意見

該工程一、二層頂梁、板大面積破壞，致使一層頂結(jié)構(gòu)和二層頂結(jié)構(gòu)的承載力大幅下降；一、二層部分框架柱受火損較嚴(yán)重，少數(shù)柱火損特別嚴(yán)重，混凝土保護(hù)層遭到破壞，直接影響該工程整體結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。因此，建議對(duì)一、二層受火燒傷構(gòu)件進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理，對(duì)已經(jīng)燒穿的現(xiàn)澆板予以拆除，重新澆筑。

4 結(jié)語(yǔ)

火災(zāi)后的建筑結(jié)構(gòu)受高溫影響會(huì)發(fā)生不同程度的劣化，為確保工程的安全使用，災(zāi)后的安全檢測(cè)是必要且重要的一環(huán)。準(zhǔn)確、可靠的災(zāi)后檢測(cè)可為進(jìn)一步的安全評(píng)估及加固維修提供技術(shù)資料。后續(xù)的加固設(shè)計(jì)及實(shí)施依檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行，可避免存在漏加固或者過(guò)度加固的現(xiàn)象，確保工程安全的同時(shí)也可為受災(zāi)業(yè)主節(jié)省開支。為確保檢測(cè)結(jié)果的客觀、準(zhǔn)備、可靠，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員則應(yīng)重視火災(zāi)后檢測(cè)的重要性。