環境潮濕地區房屋加固改造耐久性現場試驗的應用探究

摘 "要：鋼筋混凝土作為當今工程建設中最常用的材料，其應用于建筑已有百年的歷史。隨著建筑的使用年限越來越長，耐久性問題也越來越突出。既有建筑在加固改造之前需要做結構試驗，而結構試驗中的耐久性試驗對于環境潮濕的地區來說尤為重要。為對建筑結構耐久性進行更準確的檢測與評估，該文提出針對環境潮濕地區鋼筋混凝土構件的耐久性評定模型，以構件保護層厚度、構件混凝土碳化深度、鋼筋銹蝕3個方面為主，擴大抽樣量，對結構耐久性進行定量分析，在滿足相關試驗目的的前提下，節約時間及措施成本，也確保耐久性試驗的準確性，為房屋的加固改造提供重要依據，可為同類工程提供參考。

關鍵詞：環境潮濕地區；加固改造；耐久性試驗；混凝土；強度

中圖分類號：V445 " " " 文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2023）20-0071-04

Abstract： Reinforced concrete， as the most commonly used material in engineering construction， has been used in construction for a hundred years. With the longer and longer service life of buildings， the problem of durability is becoming more and more prominent. Existing buildings need to do structural tests before reinforcement and reconstruction， and the durability test in structural tests is particularly important in areas with humid environment. In order to detect and evaluate the durability of building structures more accurately， this paper puts forward a durability evaluation model of reinforced concrete members in humid areas， which is mainly from three aspects： member cover thickness， member concrete carbonization depth and steel bar rust. The sampling volume is expanded， and the structural durability is quantitatively analyzed to save time and measure cost on the premise of meeting the relevant test purposes. It also ensures the accuracy of the durability test， provides an important basis for the reinforcement and reconstruction of buildings， and can provide reference for similar projects.

Keywords： humid area; reinforcement and reconstruction; durability test; concrete; strength

我國已進入新建建筑和存量建筑改造并重的時代，建筑改造規模越來越大，改造內容也越來越豐富，提升結構耐久性是增長既有建筑使用壽命的根本，既有建筑混凝土結構耐久性改造越來越受到重視。所謂耐久性，即為結構抵抗氣候作用、化學腐蝕、物理作用或其他破壞過程的能力。評定結構的耐久性非常復雜，尤其是混凝土結構，涉及施工質量、材料強度、使用環境及大氣環境等各種因素。目前對于結構耐久性的試驗項目主要包含混凝土結構外觀損傷狀況、混凝土結構幾何尺寸、混凝土滲透性、混凝土抗壓強度、混凝土碳化深度、混凝土中氯離子含量以及混凝土保護層厚度、鋼筋位置及直徑。其試驗措施成本較高，耗時較長，針對性較差。筆者在重慶某工程結構耐久性現場試驗過程中，結合工程實際情況，針對性地將構件保護層厚度、構件混凝土碳化深度、鋼筋銹蝕3項作為主攻方向，擴大抽樣量。在確保其試驗準確性的前提下，節約了時間及措施成本，可為同類工程提供參考。

1 "評定思路及方法

重慶位于中國的中、西部、長江上游，處于環境潮濕地區，其混凝土構件耐久性問題主要為鋼筋銹蝕；對于民用建筑，引起鋼筋銹蝕的主要原因是大氣環境下混凝土的碳化，因此按大氣環境下鋼筋銹蝕對本工程耐久性進行評定。

根據CECS 220—2007《混凝土結構耐久性評定標準》相關內容，鋼筋銹蝕耐久性極限狀態應按下列規定確定。

1）對下一目標使用年限內不允許鋼筋銹蝕或嚴格不允許保護層銹脹開裂的構件，可將鋼筋開始銹蝕作為耐久性極限狀態。

2）對下一目標使用年限內一般不允許出現銹脹裂縫的構件，可將保護層銹脹開裂作為耐久性極限狀態。

3）對下一目標使用年限內允許出現銹脹裂縫或局部破損的構件，可將混凝土表面出現可接受最大外觀損傷作為耐久性極限狀態。

考慮到此類工程的特性，確定采用第1）條規定評定耐久性剩余使用年限。

根據評定思路及相關標準，并結合此類工程特點及現場實際情況，試驗內容及方法如下。

1）建筑使用環境調查。通過現場觀察、踏勘、詢問方式對建筑周邊使用環境進行調查。

2）構件外觀情況調查。采用人工觀察的方式，對每層可檢構件的外觀狀況進行檢查。

3）構件混凝土強度檢測。采用回彈法檢測構件混凝土強度。

4）構件保護層厚度試驗。采用混凝土鋼筋檢測儀檢測構件保護層厚度，每根構件讀取6個數值。

5）構件混凝土碳化深度試驗。采用鑿開混凝土的方式，用酚酞試液檢測碳化情況，用卡尺檢測碳化深度，每根構件3個測位，每個測位測取3個碳化深度。

6）鋼筋銹蝕試驗。通過外觀檢查是否存在銹脹開裂，以及局部鑿開保護層，直接對鋼筋銹蝕情況進行檢查。

2 "工程概況

重慶市某公司辦公樓，結構形式為框架結構，共3層，設計層高均為3.6 m，總建筑面積970.92 m2。

1）辦公樓的結構安全等級為二級，建筑類別為丙類，抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值0.05 g，設計地震分組為第一組，設計合理使用年限為50年。

2）該工程采用鉆孔灌注樁基礎，基礎持力層為中風化砂巖層，工程中涉及的柱、梁、板混凝土強度設計等級均為C25，各種構件的截面尺寸及配筋等參數見原設計圖。

3）基本風壓0.4 kN/m2，B類地面粗糙度；上人屋面活荷載標準值2.0 kN/m2，非上人屋面活荷載標準值0.5 kN/m2。

該工程于2000年10月份開始修建，2001年12月份竣工，竣工后陸續投入使用至今。

3 "試驗情況及結果分析

3.1 "建筑使用環境

1）重慶地處中國的中、西部、長江上游，氣候相對溫和，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣溫在18 ℃左右，冬季最低氣溫平均6～8 ℃，夏季較熱，七、八月日最高氣溫均在35 ℃以上。極端氣溫最高41.9 ℃，最低-1.7 ℃，日照總時數1 000～1 200 h。

2）根據重慶市氣象環境資料，大氣年平均溫度18.3 ℃，最高溫度42.1 ℃，最低溫度3.1 ℃，其中最冷月為一月，平均氣溫6.2 ℃，平均低于0 ℃的天數為0；重慶市年均濕度為78.9%。

3）該建筑處于烏江沿岸，視野空闊，建筑密度小，附近無工業廠礦等污染源。

4）該建筑長期作為辦公樓使用，現場試驗未發現室內樓面存在嚴重潮濕等現象，室內環境相對干燥。

5）經檢查，該工程基礎無凍融循環及沖刷、磨損的情況。

綜上所述，根據環境調查結果和CECS 220—2007《混凝土結構耐久性評定標準》第5.2.3條規定的環境等級，建筑的環境類別為一般大氣環境，環境等級為Ia。

3.2 "構件外觀

根據現場對構件的外觀進行檢查，除少部分混凝土構件存在露筋及混凝土蜂窩、麻面，未發現構件存在因受力不足、地基基礎不均勻沉降產生的變形和開裂，未發現鋼筋銹蝕導致混凝土開裂等現象，構件整體使用情況正常。

3.3 "混凝土強度

現場采用回彈法對現澆柱、梁、板的混凝土強度進行抽測，現場共抽檢18根構件的混凝土強度。試驗結果：現澆柱的混凝土強度推定值在27.2～29.3 MPa，現澆梁的混凝土強度推定值在28.3～30.9 MPa，現澆板的混凝土強度推定值在27.2～31.2 MPa，柱、梁、板均滿足原設計C25的混凝土強度等級要求。

3.4 "構件保護層厚度

3.4.1 "框架柱

框架柱的保護層厚度試驗情況見表1，最小值23.2 mm，最大值28.3 mm，總平均值26.6 mm，標準差2.0 mm，變異系數0.08。

3.4.2 "框架梁

框架梁的保護層厚度試驗情況見表2，最小值23.8 mm，最大值29.0 mm，總平均值25.9 mm，標準差1.8 mm，變異系數0.07。

3.4.3 "現澆板

現澆板的保護層厚度試驗情況見表3，最小值16.5 mm，最大值23.5 mm，總平均值19.5 mm，標準差2.9 mm，變異系數0.14，離散性相對較大。

3.5 "混凝土碳化深度

3.5.1 "框架柱

框架柱的混凝土碳化深度試驗結果見表4，碳化總平均值為2.1 mm。

3.5.2 "框架梁

框架梁的混凝土碳化深度試驗結果見表5，碳化總平均值為2.3 mm。

3.5.3 "現澆板

受試驗條件限制，板的碳化深度試驗未開展。梁、板同時澆筑，且屬于同一工作環境，故板的碳化深度參照梁來進行。

3.6 "鋼筋銹蝕

通過局部剔開保護層和構件外觀檢查對鋼筋的銹蝕情況進行試驗。試驗結果表明，受保護層保護的鋼筋未銹蝕，也未發現保護層存在因鋼筋銹蝕而導致的開裂現象。

3.7 "耐久性分析及評定

3.7.1 "建筑及構件使用環境

本工程的建筑環境類別為一般大氣環境，無污染源；構件使用環境為一般室內環境，室內環境相對干燥；基礎無凍融循環及沖刷、磨損的情況。綜合而言，本工程外部及內部的使用環境相對良好。

3.7.2 "構件使用狀況

除少部分混凝土構件存在露筋及混凝土蜂窩、麻面，未發現構件存在因受力不足、地基基礎不均勻沉降產生的變形和開裂，未發現鋼筋銹蝕導致混凝土開裂等現象，構件整體使用情況正常。

3.7.3 "混凝土強度及鋼筋銹蝕狀況

本工程梁、板、柱混凝土強度評定結果均滿足設計要求；受保護層保護的鋼筋未銹蝕，也未發現保護層存在因鋼筋銹蝕而導致的開裂現象。

3.7.4 "耐久性剩余使用年限評定

根據前面的調查及試驗結果，本工程構件耐久性剩余使用年限評定見表6，以板的耐久性剩余使用年限作為本工程的剩余使用年限，則本工程的耐久性剩余使用年限評定結果為65年。

4 "結束語

結構耐久性試驗是房屋加固改造之前的重要工作，關系到后續加固改造的設計與施工。評定結構的耐久性非常復雜，尤其是混凝土結構，涉及施工質量、材料強度、使用環境及大氣環境等各種因素。重慶因地理位置，環境潮濕，其混凝土構件耐久性問題主要為鋼筋銹蝕。對民用建筑，鋼筋銹蝕引起的主要原因是大氣環境下混凝土的碳化，因此按大氣環境下鋼筋銹蝕對耐久性進行評定。并以此為基礎，采用合理的加固技術對其加固處理，使其耐久性進一步提高。

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