某商住樓火災(zāi)后檢測與分析

岳亮亮 （安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230088）

0 前言

火災(zāi)為在時間或空間上不受人為控制的燃燒。在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最為常見、普遍地威脅公眾安全的災(zāi)害之一。建筑物災(zāi)后的加固及重建工作則涉及經(jīng)濟、安全等多方面因素，在保證不留安全隱患的同時應(yīng)盡可能的經(jīng)濟、合理，不過度加固及盲目拆除。為了解災(zāi)后建筑物的質(zhì)量情況，給后期加固設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)，火災(zāi)后的檢測鑒定則是尤為重要的一環(huán)。本文以某商住樓為例，通過現(xiàn)場檢查與檢測，評定建筑物災(zāi)后的安全狀況，為后續(xù)的加固處理提供建議與技術(shù)資料，并為同類災(zāi)后檢測提供參考。

1 工程概況

某商住樓為多層框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積約兩萬余平方米。該建筑一、二層為商業(yè)用房，結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計強度等級為C30。因商場不慎失火且火災(zāi)持續(xù)時間較長，為了解災(zāi)后主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量情況，給建筑結(jié)構(gòu)安全性評價和后續(xù)處理提供技術(shù)資料，需對火災(zāi)后工程質(zhì)量進行檢測。

2 現(xiàn)場檢測

根據(jù)委托要求并結(jié)合現(xiàn)場情況，2019年9月12日至20日對該建筑一、二層主體結(jié)構(gòu)進行火災(zāi)后現(xiàn)場檢測，主要檢測項目包括火損后結(jié)構(gòu)混凝土外觀質(zhì)量、混凝土火損后中性化深度和燒傷深度、完好區(qū)域結(jié)構(gòu)混凝土強度、火損混凝土強度損失評估以及鋼筋力學(xué)性檢驗等。

2.1 火損后構(gòu)件外觀質(zhì)量檢測

現(xiàn)場采用觀察、錘敲、尺量等方法檢測火損后結(jié)構(gòu)混凝土外觀質(zhì)量，并依據(jù)《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標準》（CECS 252:2009）[1]綜合油煙和煙灰、混凝土顏色改變、火災(zāi)裂縫、錘擊反應(yīng)、混凝土脫落情況、受力鋼筋露筋情況、受力鋼筋粘接性能及構(gòu)件變形情況等因素對火災(zāi)后混凝土板、框架梁及框架柱損傷等級進行初步鑒定評級，根據(jù)構(gòu)件受損嚴重情況由輕至重可評定為Ⅱa、Ⅱb、Ⅲ、Ⅳ級。其中Ⅱa級為輕微或未直接遭受燒灼作用，結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能未受或僅受輕微影響，可不采取措施或僅采取提高耐久性的措施；Ⅱb級為輕度燒灼，未對結(jié)構(gòu)材料及結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生明顯影響，尚不影響結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)采取提高耐久性或局部處理和外觀修復(fù)措施；Ⅲ級為中度燒灼尚未破壞，顯著影響結(jié)構(gòu)材料或結(jié)構(gòu)性能，明顯變形或開裂，對結(jié)構(gòu)安全或正常使用產(chǎn)生不利影響，應(yīng)采取加固或局部更換措施；Ⅳ級為破壞，火災(zāi)中或火災(zāi)后結(jié)構(gòu)倒塌或構(gòu)件塌落，結(jié)構(gòu)嚴重?zé)茡p壞、變形損壞或開裂損壞，結(jié)構(gòu)承載能力喪失或大部喪失，危及結(jié)構(gòu)安全，必須立即采取安全支護、徹底加固或拆除更換措施。

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，一層結(jié)構(gòu)中火損比較嚴重的構(gòu)件集中在2-16～C-H區(qū)域，其中有11根柱初步鑒定評級為Ⅲ級，燒傷嚴重，混凝土保護層已受到損傷，約占柱總數(shù)的14%。該區(qū)域現(xiàn)澆板板底混凝土普遍崩落、鋼筋外露，火損最嚴重處板已燒穿，總面積約920m2，約占總面積的48%。有5道框架梁初步鑒定評級為Ⅲ級，梁底鋼筋的混凝土保護層受到損傷，占梁類構(gòu)件的4%。二層結(jié)構(gòu)中火損比較嚴重的構(gòu)件集中在2-16～A-G區(qū)域，其中有6根柱初步鑒定評級為Ⅲ級，燒傷嚴重，混凝土保護層已受到損傷，約占柱總數(shù)的6%，該區(qū)域現(xiàn)澆板板底混凝土普遍崩落、鋼筋外露，火損最嚴重處板已燒穿，總面積約1020m2，占總面積的49%，有27道初步鑒定評級為Ⅲ級，梁燒傷嚴重，梁底鋼筋的混凝土保護層受到損傷，占梁類構(gòu)件的4%。其余構(gòu)件初步鑒定評級為Ⅱa或Ⅱb級，為輕微或為輕度燒灼，主要表現(xiàn)為表面粉刷層黑色覆蓋，少量龜裂紋，結(jié)構(gòu)混凝土完好，無明顯破損。

2.2 梁、板的撓度

為了解混凝土構(gòu)件受火災(zāi)影響后的變形情況，現(xiàn)場采用水準儀對火損嚴重區(qū)域的框架梁及現(xiàn)澆板的撓度進行了檢測。

現(xiàn)場共計抽檢了7榀框架梁，梁中部相對于兩端最大撓度值為9mm～45mm，最大撓度值為45mm。共計抽檢2塊現(xiàn)澆板，板跨中相對于支座處撓度值分別為65mm和42mm。

2.3 混凝土抗壓強度

現(xiàn)場采用回彈兼鉆芯修正的方法對未被燒傷部分框架梁及框架柱混凝土抗壓強度進行檢測?；貜椃ㄊ遣捎没貜梼x彈擊混凝土表面，測試混凝土表面硬度，根據(jù)回彈值來推定混凝土抗壓強度的一種間接非破損檢測方法，回彈的測試及計算依據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23-2011）[2]進行。鉆芯法是利用工程鉆機直接從結(jié)構(gòu)混凝土上鉆取芯樣，并對芯樣進行切割磨平后等一系列加工后進行抗壓強度試驗的一種直接檢測方法，芯樣的鉆取、加工和試驗依據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 384-2016）[3]進行?；馂?zāi)后構(gòu)件不具備回彈法測試條件，無法直接采用回彈法檢測其混凝土抗壓強度，因此采用回彈兼鉆芯修正的方法檢測火損后構(gòu)件的混凝土抗壓強度。回彈兼鉆芯修正法既可利用回彈法進行大量測試而不損傷結(jié)構(gòu)，又可利用鉆芯法提高其檢測精度。

根據(jù)現(xiàn)場具體情況，現(xiàn)場共計鉆取24個直徑為75mm的芯樣，其中12個框架柱芯樣抗壓強度代表值為39.5MPa～45.2MPa，12個框架梁芯樣抗壓強度代表值為37.2MPa～46.6MPa。

根據(jù)回彈統(tǒng)一測強曲線，計算構(gòu)件各測區(qū)的混凝土強度換算值，用芯樣抗壓強度修正后，計算各構(gòu)件的混凝土強度平均值、標準差、最小值、推定值等參數(shù)。

按照前述南水北調(diào)工程供水利潤形成等式，可變換為：工程供水價-變動成本=[固定成本+稅后利潤/(1-所得稅率)]/供水量。

根據(jù)檢測結(jié)果，抽檢的一層、二層框架柱混凝土強度推定值35.6MPa～37.3MPa，一層、二層框架梁混凝土強度推定值32.2MPa～38.6MPa，均符合設(shè)計強度等級C30的要求。

2.4 混凝土燒傷中性深度

現(xiàn)場利用1%～2%濃度的酒精酚酞溶液測試混凝土燒傷的中性化深度。普通混凝土PH值整體呈堿性，當用1%～2%濃度的酒精酚酞溶液噴灑其上時會呈紅色。當混凝土溫度達到450℃以上時，混凝土中的游離Ca(OH)2將分解成CaO和H2O，混凝土由堿性向中性轉(zhuǎn)化，當用1%～2%濃度的酒精酚酞溶液噴灑其上時則無紅色呈現(xiàn)，此位置即是燒傷中性深度。根據(jù)此原理即可采用1%～2%濃度的酒精酚酞溶液測試混凝土燒傷的中性化深度，具體檢測結(jié)果見下表。

根據(jù)上表，抽檢的燒傷較為嚴重區(qū)域5根構(gòu)件混凝土表面泛紅、泛白，局部露石剝落，燒傷中性化深度較深，為14mm～28mm，平均深度為17mm。一般燒傷區(qū)的5根構(gòu)件中性化深度為6mm～13mm，平均深度為10mm。輕微燒傷區(qū)的兩根構(gòu)件混凝土中性化深度均不大于10mm，與完好區(qū)混凝土碳化水平相當。

2.5 混凝土損傷深度及混凝土強度損失評估

采用超聲法并結(jié)合鉆芯取樣的方法檢測混凝土火損影響深度，參考混凝土內(nèi)部密實性的檢測方法，通過不同損傷區(qū)域超聲聲速值的變化評估結(jié)構(gòu)混凝土強度的損失情況。

超聲脈沖法是根據(jù)超聲波在混凝土中傳播的聲學(xué)參數(shù)來表征混凝土質(zhì)量的一種檢測方法。超聲波在相對均勻的混凝土中等距離傳播時，聲學(xué)參數(shù)具有一定的穩(wěn)定性。當混凝土受高溫影響后原結(jié)構(gòu)被破壞，混凝土變得酥松，類似于混凝中的不密實、蜂窩及分層離析等缺陷，因缺陷破壞了聲通路的連續(xù)性，會明顯影響超聲聲時值。因此，利用概率統(tǒng)計原理對混凝土結(jié)構(gòu)物上各測點聲學(xué)參數(shù)進行分析，可對混凝土的損傷深度進行評估。

根據(jù)現(xiàn)場具體情況，在混凝土表面受損且尚未崩落處采用超聲和鉆取的芯樣的方法檢測損傷深度，對于混凝土已經(jīng)崩落的損傷深度則直接用游標卡尺進行測量。根據(jù)檢測結(jié)果，在火損較嚴重的區(qū)域檢測的30個測點損傷深度為11.0～45.0mm。在火損一般的區(qū)域檢測的25個測點損傷深度多為6.0～10.0mm。在火損輕微的區(qū)域檢測的15個測點的損傷深度均小于5.0mm。

構(gòu)件表層混凝土被火燒傷后變得疏松，會使超聲聲時值明顯增大，因此可以通過完好區(qū)與缺陷區(qū)的聲時值的變化來評估混凝土強度的損失情況?，F(xiàn)場檢測時，以若干完好構(gòu)件的聲時值計算出的聲時臨界值t1為基礎(chǔ)，并假定比t1大的測點都存在損傷層。若某構(gòu)件聲時值的平均值為t2，則該構(gòu)件損傷層混凝土強度損失則為（L1/t1-L2/t2）/（L1/t1），其中L1為與t1對應(yīng)的測距，L2為與t2對應(yīng)的測距。

經(jīng)檢測，一層柱混凝土損傷層的強度損失為16%～58%，一層頂梁混凝土損傷層的強度損失為19%～65%。二層柱混凝土損傷層的強度損失為10%～53%，二層頂梁混凝土損傷層的強度損失為12%～55%。

需要注意的是，強度完全損失的部位大部分處于混凝土保護層已經(jīng)受火破壞的區(qū)域，由于混凝土破壞切斷了超聲波的聲通路，造成聲時值急劇降低，甚至出現(xiàn)采集不到信號的現(xiàn)象。

混凝土燒傷中性化深度測試結(jié)果匯總表

2.6 混凝土結(jié)構(gòu)配筋情況

現(xiàn)場檢測時采用鋼筋測定儀在構(gòu)件表面測量鋼筋位置并記錄保護層厚度，然后用鋼卷尺量測鋼筋間距。

經(jīng)檢測，抽檢的一層柱的混凝土保護層厚平均值為27mm～35mm，二層柱的混凝土保護層厚平均值為28mm～32mm。抽檢的一層頂梁的混凝土保護層厚度平均值為15mm～28mm，合格率為52%，二層頂梁的混凝土保護層厚度平均值為14mm～23mm，合格率為46%，不合格點絕大多數(shù)表現(xiàn)為保護層厚度偏小。抽檢的現(xiàn)澆板混凝土保護層厚度平均值為8mm～27mm，合格點率為76%，不合格點部分偏大、部分偏小。

2.7 鋼筋力學(xué)性能

高溫會對混凝土內(nèi)的鋼筋造成顯著影響，為了解災(zāi)后混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋力學(xué)性能，需對鋼筋進行力學(xué)性能檢驗，現(xiàn)場在現(xiàn)澆板底和梁的露筋處截取鋼筋進行力學(xué)性檢驗。

經(jīng)檢驗，板底鋼筋的屈服強度、抗拉強度、伸長率等力學(xué)性能均滿足規(guī)范要求。從二層頂梁上截取的箍筋屈服強度、抗拉強度均不符合規(guī)范要求，與標準值相比較，分別降低約23%和15%。

3 處理意見

該工程一、二層頂梁、板大面積破壞，致使一層頂結(jié)構(gòu)和二層頂結(jié)構(gòu)的承載力大幅下降；一、二層部分框架柱受火損較嚴重，少數(shù)柱火損特別嚴重，混凝土保護層遭到破壞，直接影響該工程整體結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。因此，建議對一、二層受火燒傷構(gòu)件進行加固補強處理，對已經(jīng)燒穿的現(xiàn)澆板予以拆除，重新澆筑。

4 結(jié)語

火災(zāi)后的建筑結(jié)構(gòu)受高溫影響會發(fā)生不同程度的劣化，為確保工程的安全使用，災(zāi)后的安全檢測是必要且重要的一環(huán)。準確、可靠的災(zāi)后檢測可為進一步的安全評估及加固維修提供技術(shù)資料。后續(xù)的加固設(shè)計及實施依檢測結(jié)果進行，可避免存在漏加固或者過度加固的現(xiàn)象，確保工程安全的同時也可為受災(zāi)業(yè)主節(jié)省開支。為確保檢測結(jié)果的客觀、準備、可靠，現(xiàn)場檢測人員則應(yīng)重視火災(zāi)后檢測的重要性。