火灾后混凝土结构外观情况与烧灼深度的分析

2011-06-12张弼伟

山西建筑 2011年22期

张弼伟

0 引言

在工业与民用建筑中，混凝土结构是一种主要的结构形式，而随着我国经济的快速发展，火灾发生的频率越发增多，火灾发生后，建筑材料的强度、刚度、耐久性等指标明显劣化，导致混凝土构件的承载能力和抗震能力明显下降。火灾虽然会对混凝土结构造成明显损伤，但是结构经过修复加固后，还是可以继续使用，而确定构件的烧伤深度则是火灾作用后混凝土构件加固的前提。笔者在工作中参与了一些火灾后混凝土结构的检测鉴定工作，积累了一些经验，在此，结合工程实例简要分析火灾后混凝土外观情况与烧伤深度的联系，以供大家参考。

1 工程实例

某工程为现浇混凝土储煤筒仓，筒仓平面形状为圆形，内径为21 m，混凝土筒壁厚400mm，总高度51.3 m。

1.1 过火范围调查

该储煤仓起火点在仓底漏斗处，火灾发生到被扑灭历时约20 min。火灾现场可燃物主要是仓底漏斗竖壁及斜壁处铺设的聚氯乙烯抗磨材料。

1.2 过火区域混凝土构件分级

因火场温度不同，且各类型构件受火位置和面积不同，故过火区域内各类混凝土构件受损程度也不同。根据该储煤仓各部分在主体结构中的作用及火灾对其影响程度的不同，对储煤仓各部分进行分类检测。对应调查的火灾温度和构件表面颜色、裂损状况、锤击声音等外观特征，参照相关规范标准，将火灾后构件划分为4个类别等级:轻微或未直接遭受烧灼作用(Ⅱa级构件)、轻度烧灼(Ⅱb级构件)、中度烧灼尚未破坏(Ⅲ级构件)、破坏(Ⅳ级构件)。类别划分的原则见表1。

表1 类别等级划分原则

1.3 火灾温度判定

该筒仓是在施工阶段失火，火灾现场残余物不多，根据火灾残余物的分布和部分变形的钢筋，结合结构外观和烧损情况，结合相关规范标准，综合分析后，我们给出了四个类别等级的温度区段:

Ⅳ级构件(T＞800℃);Ⅲ级构件(600℃ ＜T≤800℃);Ⅱb级构件(300℃ ＜T≤600℃);Ⅱa级构件(T≤300℃)。

1.4 超声波检测

混凝土在火灾高温作用下，加速了游离水分的蒸发，并导致水泥浆体疏松、脱水、分解、骨料晶体分解、开裂和强度降低等一系列变化，超声波脉冲在火灾受损层混凝土中的传播速度必然较未受损混凝土中的低。据以上原理，现场我们在该筒仓不同烧伤等级的部位随机钻取了64个混凝土芯样，使用非金属超声仪，各混凝土芯样沿长度方向分段，在芯样的两对应侧面上以1cm的间距布置超声测点，按径向进行超声波测试，绘制了声速与深度曲线，见图1～图3。

2 数据分析

测试结果表明:Ⅱa级构件声速平均值为4.266km/s，Ⅱb级构件声速平均值为4.014km/s，Ⅲ级构件声速平均值为3.984km/s。Ⅱa级构件声速曲线在10mm～30mm处随着深度的增加而声速递增，深度超过30mm后，声速则基本无明显变化，在30mm处存在较为明显的拐点;Ⅱb级构件声速曲线在10mm～70mm处随着深度的增加而声速递增，深度超过30mm后，声速则基本无明显变化，在70mm处存在较为明显的拐点;Ⅲ级构件声速曲线在10mm～110mm处随着深度的增加而声速递增，深度超过110mm后，声速基本无明显变化，在110mm处存在较为明显的拐点。

分析测试结果可知:1)受火灾影响，过火后的混凝土构件内部密实度有降低。2)所有过火构件声速在30mm～110mm之间存在较大差异，因此混凝土表层烧灼深度基本划定在30mm～110mm之间。3)根据各烧灼等级状态下的混凝土声速—烧伤深度曲线可以判断:Ⅱa级构件烧灼深度在30mm以内;Ⅱb级构件烧灼深度在30mm～70mm之间;Ⅲ级构件烧灼深度在70mm～110mm之间;Ⅳ级构件烧灼深度大于110mm。