火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受損鑒定與修復(fù)加固

王寧 王雅姝

摘要：本文對(duì)在火災(zāi)后鑒定建筑物混凝土強(qiáng)度、鋼筋力學(xué)性能以及燒傷深度等表征混凝土結(jié)構(gòu)受損程度的指標(biāo)進(jìn)行了探討，并簡單介紹了三種使用較普遍的修復(fù)加固方法，最后對(duì)火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受損鑒定研究提出了合理的建議。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)；混凝土結(jié)構(gòu)；受損鑒定

我國每年大約發(fā)生3萬起建筑火災(zāi)，占到火災(zāi)總量的80%，大約造成高達(dá)10億元的直接經(jīng)濟(jì)損失。目前我國普遍使用的建筑結(jié)構(gòu)就是混凝土結(jié)構(gòu)，火災(zāi)會(huì)使得混凝土結(jié)構(gòu)的性能發(fā)生巨大的變化，影響混凝土的性能，由于構(gòu)件性能退化隨之產(chǎn)生結(jié)構(gòu)安全性問題。所以需要及時(shí)對(duì)火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的受損程度進(jìn)行鑒定然后及時(shí)修復(fù)，消除安全隱患。火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的受損鑒定主要包括混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、構(gòu)件燒傷深度檢測(cè)以及鋼筋力學(xué)性能檢測(cè)等幾個(gè)方面。

一、混凝土強(qiáng)度檢測(cè)方法

不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件不同部位的混凝土在火災(zāi)發(fā)生后發(fā)生的強(qiáng)度變化由于火災(zāi)作用的不均勻性也是不相同的。比如同一截面，核心部分損失相較于外部一般小得多。所以，通常現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是檢測(cè)的構(gòu)件受損層混凝土的平均強(qiáng)度。一般采用的都是類似超聲波法、拔出法等不破損混凝土結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)方法，因?yàn)闄z測(cè)的目的是進(jìn)一步的修復(fù)和加固結(jié)構(gòu)部件。如果結(jié)合外觀檢測(cè)和取樣檢測(cè)等其他方法綜合分析能提高現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果的可靠性，得出比較可靠的混凝土強(qiáng)度評(píng)定值。

1.超聲波法

超聲波縱波在不同結(jié)構(gòu)混凝土中傳播速度是不同的，利用這個(gè)原理檢測(cè)混凝土質(zhì)量的方法就是超聲波法。學(xué)者們已經(jīng)在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究總結(jié)了許多具有良好相關(guān)性的混凝土強(qiáng)度和超聲波速度的關(guān)系公式。但是，這個(gè)方法有許多的限制條件，這在實(shí)際操作中很難保證。這個(gè)方法要求發(fā)送和接受超聲波的探頭最好是放在構(gòu)件的相對(duì)兩側(cè)，以保證誤差，同時(shí)還要求混凝土結(jié)構(gòu)有一定的平整性。除此之外，還有許多可能會(huì)產(chǎn)生誤差的影響因素，比如含水量、測(cè)量距離、超聲波檢測(cè)是的溫差效應(yīng)等等。幸運(yùn)的是，這些因素的影響都是有規(guī)律可循的，可以采用合理的修正公式來減小和消除其影響。超聲波對(duì)于不同溫度作用后混凝土受力性能影響的敏感性使其成為重要的混凝土火災(zāi)后受損鑒定的檢測(cè)手段。

2.拔出法

拔出法是相對(duì)較可靠的混凝土現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法。其檢測(cè)步驟包括：先將鋼板用高強(qiáng)建筑膠粘在砼表面。待鋼板粘牢固以后，記錄拔出鋼板時(shí)千斤頂所用的力，從而計(jì)算出此部位厚度2.5em范圍內(nèi)混凝土的強(qiáng)度，得出截面受損的強(qiáng)度。拔出法會(huì)對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生微小的破損，但是影響不大，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的受力性能產(chǎn)生太大影響，所以是一種相對(duì)比較全面的火災(zāi)后混凝土構(gòu)件受損程度檢測(cè)方法。

3.鉆芯法

鉆芯法是一種比較精確的混凝土強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，同時(shí)也是一種局部破損檢測(cè)方法。在選擇好的鋼筋混凝土構(gòu)件上，用專門的鉆機(jī)鉆取一個(gè)圓柱形的芯樣，然后用壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定其抗壓程度。鉆芯法取樣的工作量相對(duì)比較大，而且取樣的部位受到一定的限制，對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的損傷，但是因?yàn)樗芯康氖菢?gòu)件本身，所以具有較高的可信度，數(shù)據(jù)直觀，接近真實(shí)值。二、鋼筋力學(xué)性能檢測(cè)方法

根據(jù)火災(zāi)時(shí)鋼筋的受火溫度結(jié)合有關(guān)的曲線方程可以計(jì)算出火災(zāi)后鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋的剩余強(qiáng)度。還可以在構(gòu)件上現(xiàn)場(chǎng)取樣送到實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行材料性能測(cè)試。取樣一般在構(gòu)件受損嚴(yán)重的地方截取標(biāo)準(zhǔn)試件或者選擇混凝土構(gòu)件燒傷外露的鋼筋。為了防止截取鋼筋影響結(jié)構(gòu)的承載能力，取樣前要對(duì)支撐一下構(gòu)件，加固完結(jié)構(gòu)之后再拆除支撐。

三、受損構(gòu)件燒傷深度測(cè)試方法

超聲脈沖法是受損構(gòu)件燒傷深度測(cè)試的主要方法。火災(zāi)高溫加速了游離水分的蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土中的水泥漿體發(fā)生一系列的變化。根據(jù)超聲波在不同受損程度混凝土中傳播速度的不同利用超聲波脈沖法可以推斷出構(gòu)件的燒傷深度。測(cè)量的參數(shù)還可以檢測(cè)和鑒定混凝土的裂縫、混凝土結(jié)合面質(zhì)量、混凝土內(nèi)部勻質(zhì)性等缺陷。

當(dāng)然，混凝土結(jié)構(gòu)超聲檢測(cè)不可避免的會(huì)有很多類似于混凝土對(duì)超聲的強(qiáng)吸收以及各向異性等具有挑戰(zhàn)性的問題，從而對(duì)超聲技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生許多影響。混凝土的超聲檢測(cè)一般都采用低頻波，因?yàn)楦哳l波傳播過程中會(huì)發(fā)生很大程度的衰減。

四、火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)加固方法應(yīng)用研究

火災(zāi)后的混凝土結(jié)構(gòu)按照一定的原則完全可以修復(fù)，通過檢測(cè)鑒定和計(jì)算剩余承載力，還有可能使原有結(jié)構(gòu)的不足在加固過程中一并得到優(yōu)化。

1.加固的原則

火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)總的維修加固原則是：鏟掉嚴(yán)重?fù)p傷的混凝土，采用等強(qiáng)原則加固構(gòu)件，修補(bǔ)孔洞和缺陷，至少保證構(gòu)件原有的承載力。

2.常見的混凝土結(jié)構(gòu)加固方法

火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)加固方法有很多種，本文主要介紹比較常見的增大截面法、外包剛加固法以及預(yù)應(yīng)力加固法。

（1）增大截面法

增大截面法通過增大構(gòu)筑物截面或增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件來進(jìn)行加固。在提高被加固構(gòu)件承載能力的同時(shí)還能加大其截面剛度，在某種程度上改善其正常的使用性能。這種方法多用來加固梁、板、柱、和磚墻磚柱等。

（2）外包鋼加固法

外包剛加固法在用型鋼在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的四周進(jìn)行加固，能夠提高構(gòu)件承載能力，適用于梁、柱、屋架以及煙囪等構(gòu)筑物的加固。

（3）預(yù)應(yīng)力加固法

采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法稱為預(yù)應(yīng)力加固法，此方法能夠提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面承載力同時(shí)幾乎不改變使用功能，可以用于混凝土柱以及鋼梁和鋼屋架的加固。

五、結(jié)語

現(xiàn)行的檢測(cè)鑒定手段大多數(shù)都將關(guān)注點(diǎn)放在單個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，混凝土結(jié)構(gòu)整體性能的變化相關(guān)的研究較少，火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)、鑒定工作還需要進(jìn)一步的理論研究和實(shí)際應(yīng)用，以便于給鑒定和加固提供可靠的依據(jù)，更好更快地使火災(zāi)帶來的損害得到修復(fù)。