火灾后混凝土结构的损伤评估与修复加固技术

周军

摘要：本文提出了火灾后钢筋混凝土结构鉴定与加固处理的研究现状，给出了混凝土结构火灾后损伤等级。在现有研究基础上，简要分析了几种火灾后结构的损伤评估与修复加固方法，为工程结构遭受火灾后的理论研究和工程实际应用提供参考。

关键词：火灾;损伤程度;损伤评估;修复加固

引言

火灾是包括流动、传热、传质和化学反应及其相互作用的复杂燃烧过程，是自然界中发生频率最高、损失最严重的灾害之一[ 1]。火灾损失统计表明，发生次数最多、损失最严重者当属建筑火灾[2]。钢筋混凝土结构的抗火性能优于砌体结构，钢结构等结构形式。但經过火灾（高温）作用后，混凝土和钢筋的材料性能会发生严重的劣化，构件及结构内部也将发生显著地内力重分布，结构变形会显著增加，导致结构的性能大大削弱，结构的安全性降低，可能导致结构发生整体倒塌和破坏，对人类的生命财产造成极大的威胁。因此，对火灾（高温）后结构的损伤程度做出科学、准确、及时的评价，并跟据评价制定有效的修复、加固方案，使火灾后经修复结构的安全性达到相应的要求，最大限度地发挥原有结构的经济效益，具有极大的现实意义。

1 国内外研究现状

面对日益严峻的火灾形势的挑战，全世界都在广泛的研究火灾问题。研究主要集中在钢筋混凝土结构材料在高温下和高温后的力学性能、结构抗火设计、火灾后建筑物的损伤评估、修复等方面。经过几十年的发展，国内外研究取得了巨大的成就。

火灾问题的研究，国外研究起步的较早。国外关于火灾后结构损伤鉴定及加固方法的研究开始于20世纪50年代。80年代以后，国际火灾安全科学国际会议、SiF会议等相继召开，主要用于交流火灾学科领域内的新成果、新技术。

至于我国，第一部涉及高温的结构设计规程[3]是由原冶金部建筑研究院编制的。冶金部建筑研究院开始先对60℃～200℃高温作用下结构构件的性能变化进行研究，20世纪80年代中期才开始进行较为系统的研究。我国对火灾后建筑物的损伤鉴定与加固进行广泛的研究开始于八十年代后期。九十年代末期，通过清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学、东南大学、四川消防研究所、中国建筑科学研究院建筑防火研究部、江苏省建筑科学研究院、上海市建筑科学研究院等单位对结构构件的损伤诊断和修复方法等进行的一些试验研究工作，才取得了不少非常重要的研究成果。如江苏省建筑科学研究院等于1989年撰写的《建筑物火灾后诊断和处理》专著;上海市建筑科学研究院在1996年总结国内外有关研究成果后，编制了上海市地方标准《火灾后混凝土构件评定标准》（DBJ08—219—96）。吴波教授于2003年撰写了《火灾后钢筋混凝土结构的力学性能》专著。工程建设标准化协会组织有关专家亦制定了我国的第一部《火灾后建筑结构鉴定标准》。

2 钢筋混凝土结构的火灾损伤程度

钢筋混凝土结构经历火灾后，文献[4]根据结构的受火温度、保护层脱落程度、钢筋混凝土颜色、变形大小、裂缝的分布及开展等情况，给出了判断钢筋混凝土结构损伤的标准。依据此标准将火灾损伤程度分为四个等级，即：严重破坏（危险），严重损伤，中度损伤，轻度损伤，并给出相应的损伤构件的描述，如表1所示。

3 火灾损伤评估方法及成果

为了更好地对受火混凝土结构进行评估以及指导工程实践，必须结合建筑检测方法研究已经形成的比较成熟的标准和一些新的火灾后钢筋混凝土结构检测方法。这给火灾后结构加固修复技术提供了重要的依据。

外观检测法的特点是迅速、直接。主要根据混凝土构件表面颜色、表面疏松、龟裂、裂缝、挠度、爆裂、露筋、剥落疏松程度等情况随温度的升高所产生的变化以及现场常见材料的变态温度，据此可以确定过火稳定范围。

混凝土结构现场检测中公认的较精确的方法：取芯法，它是校核其它检测方法的基准。

4 火灾后钢筋混凝土结构加固方法

目前，关于建筑结构加固修复的研究很活跃，尤其以碳纤维材料技术为代表的新型加固修复技术发展迅速，但总体上技术水平不高。常用的钢筋混凝土结构加固方法主要有两大类：1、直接加固法：加大截面加固法、置换混凝土加固法、粘结外包型钢加固法、外部粘结钢板加固、粘贴纤维增强塑料加固法、2、间接加固法：预应力加固法、增加支撑加固法。各种方法如表2所示。

5 结论

钢筋混凝土结构经历火灾后，根据结构的受火温度、保护层脱落程度、钢筋混凝土颜色、变形大小、裂缝的分布及开展等情况，给出了判断钢筋混凝土结构损伤的标准。依据此标准将火灾损伤程度分为四个等级。

参考文献：

[1] 范维澄，王清安，姜冯辉，等. 火灾学简明教程[M ]. 合肥：中国科学技术大学出版社，1995.

[2] 路春森，屈立军，薛武平，等. 建筑结构耐火设计[M ]. 北京：中国建材工业出版社，1995.

[3] 冶金工业厂房钢筋混凝土结构抗热设计规程，1978.

[4] 李延和，闶明保.火灾后建筑结构受损程度的诊断方法[J].南京建工学院学报.1995，3：7—14.

（作者单位：中国电子系统工程第二建设有限公司）