某建筑火災后結構受損檢測及加固

曾繁文

（甘肅省建筑科學研究院（集團）有限公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

建筑物著火已越來越頻發，建筑火勢由于煙氣流的流動作用，火勢蔓延速度是非常之快。建筑物一旦著火，很有可能造成人員傷亡事故。火災發生時，現場極易產生大量的煙塵和有毒害氣體，對人身體健康造成很大傷害，且煙塵和有毒害氣體流動性很塊，會迅速充滿安全逃生出口，嚴重影響人們的疏散速度，從而造成更大的人員傷亡事故。同樣，建筑物著火也會造成重大的經濟損失。鑒于火災發生后對建筑結構的影響很大，如何評價火災后建筑物的安全性已成為一項重要的研究。本文依據某鋼筋混凝土剪力墻結構建筑物受火后的受損檢測，具體分析了火災后建筑現場檢測內容、受損混凝土構件評級，并對災后混凝土構件進行加固處理，為類似工程提供參考交流素材。

1 工程概況

某建筑為地下 1 層、地上 18 層鋼筋混凝土剪力墻結構，建造于 2016 年 11 月。該工程地基基礎設計等級為甲級，基礎采用素混凝土樁基礎，混凝土強度設計等級：地下 1 層～地上 18 層混凝土構件均采用C30混凝土。結構平面示意圖如圖 1 所示。

圖1 結構平面示意圖

2 現場調查、檢測

2.1 火災過程調查

根據現場調查，2017 年 6 月 15 日 10 時 05 分左右，安裝作業人員在進行現場電焊作業時，不慎將焊渣從預留洞口濺落致一層商鋪內存放的用于預留洞口吊洞及柔性連接施工的材料上引起火災，后經消防隊撲救，于 2017 年 6 月 15 日 10 時 25 分左右將火撲滅。

2.2 燃燒殘留物調查［1］

根據現場調查，燃燒后的地面殘留物為黑色碎塊及脫落的混凝土碎屑，厚度約為 5～30 mm，×①～②軸線基礎側面外露防水卷材局部燒焦、融化，①×～軸線剪力墻外側墻體根部粘貼的保溫板局部融化，×①～④軸線剪力墻墻角附近地面上有已燒盡或未完全燒盡的模板、方木，①～④×～軸線范圍內的部分剪力墻穿墻孔內 PVC 管燒焦，①～④×～軸線范圍內的部分剪力墻表面附著黑色煙灰，部分現澆板板底附著黑色煙灰。

2.3 混凝土結構構件受損調查［2］

根據現場實際情況，在發生火災區域（標高-2.4～3.95 m 處①～④×～軸線）的剪力墻、現澆梁及現澆板受損情況進行宏觀檢查，具體內容包括觀察混凝土構件表面顏色、表面開裂情況、表面脫落情況，并用小鐵錘敲擊檢查混凝土表面疏松情況及露筋情況。結果表明：剪力墻、現澆梁及現澆板表面混凝土脫落嚴重，部分構件表面混凝土幾乎全部脫落，鋼筋外露嚴重。根據現場調查，發生火災區域（標高-2.4～3.95 m 處①～④×～軸線），部分構件表面附著黑煙，與內部未發生火災區域混凝土顏色對比發現，著火區域混凝土顏色均呈土黃色，部分構件表面有大面積剝落及開裂現象，部分構件有裂縫貫穿于整個構件，用小鐵錘敲擊部分構件表面，聲音發悶，構件表面留有明顯的錘擊印跡，部分構件表面混凝土脫落，受力鋼筋外露且表面附著黑煙，部分外露鋼筋彎曲，著火區域混凝土無明顯變形。

2.4 剪力墻及現澆板表面的混凝土脫落深度檢測

根據現場實際情況，對出現混凝土脫落的構件進行脫落深度檢測，剪力墻混凝土的脫落深度在 4.3～42.7 mm，局部達 45.2mm；現澆板混凝土的脫落深度在 14.4～44.8 mm，局部達 48.6 mm。

2.5 火場溫度的判定

依據 CECS252：2009《火災后建筑結構鑒定標準》的要求，結合混凝土表面顏色、開裂脫落、錘擊反應與溫度的關系分析，混凝土顏色為淺黃色，并伴有大面積開裂、脫落現象，錘擊聲音發悶、混凝土成粉末狀，火災持續約為 20 min，判定混凝土表面溫度為 700～800 ℃。

2.6 混凝土強度檢測［3，4］

根據現場實際情況，采用鉆芯法對混凝土構件進行混凝土強度檢測。根據災后現場的實際情況，在受火區域的剪力墻上鉆取 6 個芯樣，在未受火區域的剪力墻鉆上取 6 個芯樣，并對鉆取芯樣進行加工，加工后芯樣試件高徑比為 1∶1，芯樣試件直徑為Φ100 mm，芯樣長度為 100 mm，芯樣試件端面為磨平面。通過對加工后的芯樣外觀檢查發現，粗骨料粒徑為 2～41 mm，粗骨料粒徑基本滿足 JGJ/T 384－2016《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》中關于芯樣直徑不宜小于骨料最大粒徑 3 倍的要求。芯樣外觀良好，芯樣尺寸偏差及外觀質量滿足 JGJ/T 384－2016《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》的規定。在室內自然干燥 3 d 后，在自然干燥狀態下，在壓力試驗機上對加工后的芯樣進行抗壓強度試驗，芯樣試件抗壓強度檢測結果表明，在受火區域的剪力墻上鉆取的芯樣混凝土強度在 33.8～46.8 MPa，在未受火區域的剪力墻上鉆取的芯樣混凝土強度在 30.2～39.1 MPa；所有芯樣試件的破壞形式為抗壓破壞，破壞時無異常現象。根據鉆芯法檢測結果判定：著火區域的結構構件內部混凝土強度未發生明顯損失。

2.7 鋼筋力學性能檢測

根據現場實際情況，選擇受火區域剪力墻及現澆板內部截取 7 根受力鋼筋試件、并在現場預留的鋼筋中各截取 7 根與該工程剪力墻及現澆板上同規格、同廠家、同材料的鋼筋進行力學性能試驗。結果表明，受火區域的鋼筋試件的屈服強度、抗拉強度、伸長率及冷彎性與預留原材相比未發生明顯變化。

3 火災后結構構件的鑒定評級

4 火災后結構構件加固維修方案［5］

4.1 剪力墻構件加固維修

剪力墻構件采用水泥基灌漿料加固。火災區域內剪力墻構件表面疏松混凝土應鑿除，表面鑿毛，鑿除厚度≥ 40 mm，并涂混凝土界面劑，灌漿并保濕養護。灌漿后混凝土構件截面尺寸在原設計基礎上增大 20 mm。加固時采用“S”形φ4 鋼絲與原有鋼筋網拉結，間距為 800 mm，并且呈梅花狀布置。鋼筋網格在墻面的固定位置應平整牢固，與原有最外層鋼筋凈距為 12 mm。水泥基灌漿材料在施工時，應按要求拌合，及時噴灑養護劑或覆蓋塑料薄膜，保持濕潤。灌漿材料應處于濕潤狀態或噴灑養護劑進行養護，養護時間≥ 7 d（見圖 2、圖3）。

圖2 水泥基灌漿料加固墻體（單位：mm）

圖3 1-1 剖面圖（單位：mm）

4.2 框架梁及現澆板構件加固維修

框架梁及現澆板采用碳纖維進行加固。框架梁及現澆板構件表面疏松混凝土應鑿除，表面鑿毛，直到混凝土結構新面完全露出，之后涂刷混凝土界面劑，并用混凝土修補平整，表面應清潔干凈。采用碳纖維布加固前，對粘貼部位混凝土的表層含水率及所處的環境溫度進行測量，達到規定后才可施工。黏貼碳纖維時，將碳纖維布用手輕壓貼于需粘貼的位置，宜采用專用的滾筒順纖維方向數次來回滾壓，排除氣泡，使結構膠充分浸透碳纖維布，以保障很好的粘結效果；易可在碳纖維表面抹一層厚 15～25 mm 的水泥砂漿保護層加以防護。為保證加固構件的耐久性，所以粘貼碳纖維加固的構件表面采用抗裂砂漿粉刷（見圖 4、圖 5）。

圖4 碳纖維加固現澆板（單位：mm）

圖5 碳纖維加固現澆梁（單位：mm）

5 結語