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【摘 要 】建筑物使用功能的复合化、施工企业监控的不慎致建筑火灾频繁发生.施工过程中由于操作不当引起火灾,导致结构及构件混凝土出现爆裂、掉皮、钢筋变形、受力性能改变,甚者影响结构安全.从受损情况、检测结果、方案设定、方案实施及安全措施介绍了某工程混凝土结构在受到900℃高温破坏后的补强加固技术,实施后经检测效果达到设计要求,不影响使用功能.

【关 键 词 】高温爆裂;钢筋性能;检测加固

1.概况

某大型地下室工程,建筑面积约13800m2,框剪结构.工人用氧气切割地下一层挡土墙内侧上的拉杆时,切割引起的火星及灼热钢筋头,从混凝土板预留洞口落到地下二层用于覆盖混凝土的棉被上,引起火灾持续约1小时左右,消防车到现场进行紧急救援.

2.工程受损情况

由于混凝土各组成材料的热膨胀性能不同,在温度较高的情况下,水泥石脱水收缩,而骨料受热膨胀,使混凝土产生很大的内应力,破坏水泥与骨料之间的粘结.而钢材的耐火性能差,当温度达500℃时,强度仅为设计强度的50%左右,当温度达700℃及以上时,强度仅为设计强度的5~10%.随钢筋和混凝土温度升高,混凝土抗拉强度及混凝土和钢筋之间的粘结力显著降低.鉴于现场火灾的持续时间、分布范围、可燃物特性、通风条件、灭火过程等对火灾区域进行温度推断,本次火场最高温度约为930℃.


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当用水扑灭时,结构表面急剧冷却在其表面形成很大的收缩应力,混凝土表面首先出现裂缝,进而使结构变得酥松,强度减低,产生许多由外向内的裂纹,导致混凝土爆裂、表面酥松及钢筋外露.

3.检测情况

3.1结构材料性能检测

⑴钢筋力学性能检测:由于火灾造成基础梁侧及负一层顶板的板底混凝土大面积剥落,钢筋外露,经取样检验,受灾后所取钢筋的屈服强度、抗拉强度及断后伸长率虽满足规范要求,但屈服强度均有所下降,最大的达到3.4%,抗拉强度平均下降了12.2%,实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比不满足GB1499.2-2007要求.

⑵混凝土强度检测:根椐工程建筑结构类型及现场实际情况,依据相关国家标准、采用回弹-钻芯取样综合法对该工程柱、梁、板进行随机抽样检测,发现部分混凝土强度等级不满足设计要求,主要原因是回弹法与钻芯取样未在同一个侧面,且地下室温度偏低、混凝土日平均温度累计远小于600℃.d:

4.加固方案及注意事项

4.1对受火构件采取增大截面处理

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的方法进行加固,局部混凝土剥落的构件进行凿除处理后待混凝土表面完全干燥,用环氧树脂水泥砂浆进行抹压平整.

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4.2进行表面处理的部位,在施工前必须清理干净且基层必须干燥,严格控制原材料质量,按照混凝土配合比进行施工,确保混凝土强度.

4.3对植筋经拉拔试验合格后方可进行下一道工序,并提供拉拔检测合格报告.组织专人进行监督施工,严格工序交接,符合验收程序.


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5.方案实施

将火灾区域的受火构件分为梁板柱三种需要加固的情况.

5.1梁板加固

其操作工艺为:凿除→清洗→钻孔→清孔→注胶→植筋固化→钢筋绑扎→模板支设→混凝土浇筑→拆模→强度检测验证.具体操作方法为:

⑴凿除:用手锤、钉子凿除板松散、过火损坏的混凝土至新鲜、坚实的混凝土基面,不得用力过猛,避免造成构件二次损伤.

⑵清洗:用高压水清洗混凝土表面.

⑶钻孔、注胶、植筋等:在受火楼板面钻孔,孔径Φ100mm、梅花形布置、间距1000mm,钻孔时应不损坏楼板钢筋;沿框梁受火面按间距不大于100mm进行冲击钻植筋孔,深度以梁箍筋直径的15倍,用吹风喷嘴清孔至无尘后注胶固化,经拉拉拔检验合格为宜,植筋设直角弯头.

⑷钢筋绑扎:绑扎原梁箍筋同规格、直径钢筋,间距不大于100mm.若梁底筋受损严重还要在梁底植相同规格、直径钢筋,梁截面宽度增加100mm,高度增加100mm.

⑸模板支设:在梁、板经凿除后板下层钢筋网外缘下50mm处支设梁、板模板,模板应清理干净并充分浇水湿润并认真添堵缝隙,减少漏浆.

⑹混凝土浇筑:采用比原设计梁板混凝土高一个强度等级的同性能细石混凝土或自密实混凝土浇筑,严格控制坍落度及扩散度,采用微型振动棒进行振捣,同时安排专人随混凝土流淌进展部位不断敲击模板,确保混凝土不发生漏振或孔洞,并留取同条件试块,以随时掌握混凝土强度增长情况.

⑺拆模:待混凝土强度达100%后,进行模板拆除,后现场清理.

⑻强度检测验证:采用回弹仪进行现场检测,确保强度满足设计要求.

5.2柱加固

其操作工艺为:凿除→清洗→钻孔→清孔→注胶→植筋固化→钢筋绑扎→模板支设→混凝土浇筑→拆模→强度检测验证.具体操作方法为:

⑴凿除:用手锤、钉子凿除柱松散、过火损坏的混凝土至新鲜、坚实的混凝土基面,深度满足未碳化混凝土层深度且确保原有柱子箍筋全部外露,不得用力过猛,造成构件二次损伤.

⑵清洗:用高压水清洗混凝土表面.

⑶钻孔、注胶、植筋等:将柱子截面四边均加大100mm,按照原有柱主筋直径及间距沿增大截面后柱四周均布,用冲击钻钻孔;植筋深度以柱筋直径的15倍为宜用吹风喷嘴清孔至无尘后注胶固化,经拉拉拔检验合格后进行箍筋绑扎;箍筋直径、间距同被加固柱箍筋间距.对附墙柱应增大外露截面尺寸长边200mm、短边100mm,按照原有柱截面主筋直径间距沿增大截面均布,用冲击钻钻孔植筋,进入顶板深度以板厚的2/3为宜.

⑷钢筋绑扎:绑扎柱钢筋,规格、规格同原柱.

⑸模板支设:沿柱子周围搭设支撑架,支撑间距不大于300mm且与支撑架相连成整体;沿模板高度方向设置浇筑混凝土口共四个沿柱子侧面对称布置,宽度300mm,高度250mm.钢筋绑扎完后支设柱模板,并充分浇水湿润.

⑹混凝土浇筑:采用比原设计柱混凝土高一个强度等级的同性能细石混凝土或自密实混凝土浇筑,严格控制坍落度不小于200mm,选用微型振动棒振捣,连续浇筑不间断,确保混凝土密实.同时安排专人不断敲击模板,确保混凝土不发生漏振或孔洞,并留取同条件试块不少于3组,以掌握混凝土强度增长情况.

⑺拆模:浇筑完12h后进行模板拆除,塑料薄膜覆盖养护、专人持续养护不少于7天.

⑻强度检测验证:采用回弹仪进行现场检测,确保强度满足设计要求.

6.安全措施

6.1地下室的光线必须充足,除作业面外还有进出地下室通道的光线.

6.2加强通风效果,减低安全隐患.

6.3专人清理施工道路及作业区内的垃圾,尤其是地面上的钢筋头等,防止造成人员跌倒受伤及材料损失.

6.4安检员定期巡查,及时排除各类安全隐患.

7.结语

按照上述方法实施加固后,经检测混凝土强度以达到设计要求,效果良好.应加强现场施工管理,加大现场安全检查力度,现场动火前必须****动火令,做到动火地点清、动火监督强、动火情况明.一旦发生火灾,应尽早进入进入现场了解情况,采取有效措施减少损失,降低因扑救不及时致火灾蔓延造成更大损失的几率.

参考文献:

[1] 刘利先,时旭东,过镇海.增大截面法加固高温损伤钢筋混凝土压弯构件承载力和变形的计算[J].工业建筑.2005(S1)

[2] 徐志胜,张威振,冯凯.CFRP用于火灾后钢筋混凝土梁抗弯加固的试验研究及有限元分析[J].中国安全科学学报.2004(02)

[3] 阎慧群,王清远,闫宁.高温下及高温后钢筋混凝土结构性能评述[J].重庆建筑大学学报.2003(03)

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