某廠房火災(zāi)后結(jié)構(gòu)安全性檢測鑒定

謝建奎 陳滿軍

昆山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心，江蘇昆山  215337

1、工程概況

    某電子廠3層框架廠房，于2004年建成投入使用，l層為辦公用房，2層為車間，3層為倉庫，柱網(wǎng)尺寸9m×9m，每層均以200mm加氣混凝土砌塊分為獨立的防火分區(qū)，2層樓板面及以下框架粱、柱、板混凝土設(shè)計等級為C35，2層樓板面以上為C30。火災(zāi)發(fā)生前，該廠房使用情況良好，2007年10月29日下午4時左右，其2層電鍍車間(東西方向5跨，長約48m，南北方向9跨，長約82m，建筑面積約3650m2)因電源線短路引起火災(zāi)。

    著火點位于2層電鍍車間東北角附近，火勢順生產(chǎn)線向南側(cè)發(fā)展引起大火，并順排風(fēng)口進入3層及屋頂，火災(zāi)持續(xù)時間各處不同，2層南端由于可燃物較多，通風(fēng)狀況較好(靠近排風(fēng)口附近)，同時該處存放有高錳酸鉀等遇火助燃物質(zhì)，致使該處附近火勢難于撲滅，燃燒時間較長，而車間北部可燃燒較少，且三面密閉，燃燒時間較短。3層僅排風(fēng)口附近受火，l層未過火。火災(zāi)現(xiàn)場滅火方式主要采用消防車噴水。

2、火災(zāi)溫度場判定

    2.1根據(jù)燃燒時間推斷火災(zāi)溫度

    利用國際標(biāo)準(zhǔn)組織IS0建議的建筑構(gòu)件抗火時間一溫度曲線公式：T=To+34519(8t+1)其中T為火災(zāi)溫度(℃)，TO為環(huán)境溫度(此處取20C)，t為燃燒時間(min)。

    根據(jù)該工程消防鑒定意見，2層燒損最嚴(yán)重的H—E/1—4區(qū)旺火燃燒時問近似取為2h，按此公式計算該區(qū)域火場最高溫度超過l000℃。

    2.2通過火場結(jié)構(gòu)表面特征判斷火災(zāi)溫度

    2層H—E，l_4區(qū)內(nèi)樓面粱(3層樓面梁)普遍出現(xiàn)梁底混凝土大面積脫落、掉角、露筋等，梁底混凝土表面呈灰色或淡黃色，多處樓面板大面積混凝土脫落、露筋，板底混凝土呈淡黃色，如3層樓面粱l/1/F一2/E，粱底混凝土崩落嚴(yán)重，箍筋外露．混凝土較疏松，敲擊有錘痕，梁底混凝土呈灰白色或淡黃色，梁側(cè)面龜裂縫密布，估計此處溫度達850℃；3層樓面節(jié)點2/F/2/1處混凝土崩殼脫落、露筋，混凝土顏色呈灰白色略顯淡黃色，估計此處溫度達l000℃；3層樓面板G一21F1112—212板底混凝土大面積脫落，鋼筋成網(wǎng)狀外露，其中部分鋼筋網(wǎng)下?lián)献冃危瑑H剩板面約5Cm～7cm的薄殼，且多處出現(xiàn)貫穿裂縫，板亦略向上鼓出，板底呈淡黃色，估計此處溫度達800℃以上；3層樓面粱3/H—G表面涂層基本脫落，梁底略呈粉紅色、灰白色，估計此處溫度達700℃～800℃：以上可大體上推斷2層H—E，1-4區(qū)內(nèi)火災(zāi)最高溫度基本達到700℃～l000℃以上。

    2層H—E，l-4區(qū)向北及向西各混凝土構(gòu)件受損漸輕， J—E/4—7區(qū)內(nèi)混凝土構(gòu)件基本煙熏黑色，少量構(gòu)件表面涂層起鼓、剝落，混凝土表面有細(xì)微裂紋，該區(qū)域溫度約為200℃一500℃，而7軸向北混凝土表面均煙熏黑色，部分構(gòu)件表面紙質(zhì)標(biāo)語完好，此區(qū)內(nèi)溫度估計小于200屯。

    屋面GE，l一3區(qū)內(nèi)粱多數(shù)角部混凝土局部脫落，梁底混凝土稍呈灰白色，或煙熏黑色帶粉紅色，估計此區(qū)域內(nèi)溫度達750℃左右，該區(qū)域向北及向西各混凝土構(gòu)件受損漸輕，3軸向北混凝土表面基本煙熏黑色，僅西側(cè)樓梯問處柱表面抹灰層稍起鼓、脫落，此區(qū)內(nèi)溫度估計不超過200℃。

    2.3根據(jù)燃燒殘留物燒損特征判斷火災(zāi)溫度

    2層H—E，14區(qū)內(nèi)塑料裝飾完全熔化成灰，鋼架多處變形彎曲，可判斷溫度應(yīng)大于750 ac；該區(qū)內(nèi)多處可見到銅線熔化，可判斷溫度為900℃～l000℃。3層K，5處塑料排水管完好，此處溫度應(yīng)低于200℃。

    根據(jù)以上綜合判斷，各層火災(zāi)溫度場劃分如圖l所示。其中2層溫度劃分圖中I區(qū)表示溫度約700℃～l000℃，Ⅱ區(qū)表示溫度700℃左，Ⅲ區(qū)表示溫度500℃以下，Ⅳ區(qū)表示溫度200℃以下：3層溫度劃分圖中I區(qū)表示溫度約700℃，Ⅱ區(qū)表示溫度500℃～700℃左右，Ⅲ區(qū)表示溫度500℃以下，Ⅳ區(qū)表示溫度200℃以下。

3、檢測情況

    3.1混凝土構(gòu)件燒損厚度檢查

    采用超聲波平測法對混凝土構(gòu)件進行混凝土受高溫影響后的表面損傷厚度檢測，考慮到構(gòu)件內(nèi)鋼筋對測試的影響，因此測區(qū)主要布置在梁的側(cè)面中部，測試時選用頻率較低的換能器，測試時換能器與混凝土表面保持耦合良好，換能器移動步距為20mm、30mm、40mm、60mm不等。結(jié)果表明，燒傷嚴(yán)重的H—Ell-4區(qū)內(nèi)3層樓面梁、拄燒損層厚度約20mm～80mm，基本達到或超過鋼筋保護層厚度，柱頂及梁底損傷層厚度較大，而柱頂損傷層厚度較柱中下部大。

    構(gòu)件表面混凝土損傷將會使混凝土對受力筋的握裹力下降，一定程度影響受力鋼筋的正常工作，同時受損區(qū)混凝土堿性減低，會降低混凝土對鋼筋銹蝕的抑制作用。

    3.2混凝土勻質(zhì)性檢測

    采用超聲波對測法對結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土各部位進行測試，以確定該構(gòu)件混凝土的相對勻質(zhì)性和密實性。測量粱的勻質(zhì)性和密實性時，主要在梁的上部和下緣布置測點。檢測結(jié)果表明，與C30混凝土參考波速(約4knds)相比，梁頂部混凝土波速正常，而底部聲速值則較低，如3層樓面梁2/G—F上部聲速值4.21km]s，下緣部位聲速值2.81km/s，三層樓面粱F/2—3上部聲速值4.24km/s，下緣部位聲速值僅為262km/s。整體上來看，粱上部及下部波速離散性較大，說明被檢測框架梁的混凝土勻質(zhì)性較差，同時梁下部聲速值低，說明粱底部密實性也差，主要因為粱底受大火影響，外層混凝土疏松，部分粱底混凝土脫落、掉角，同時梁受火災(zāi)高溫影響，混凝土膨脹，隨后遇滅火消防水后，急劇冷卻發(fā)生不均勻收縮，導(dǎo)致混凝土表層鼓脹、表面龜裂，也導(dǎo)致粱勻質(zhì)性及密實度降低。

    而從柱的檢測結(jié)果可知，抽測各柱的波速值與C30混凝土參考波速相差不大，如2層框架柱G/4，柱頂波速3.99km/s，柱中下部波速4.36 knds，柱頂波速較中下部波速低，因為柱頂在火災(zāi)作用下密實性較差，外層混凝土一定程度上受到損傷．而柱頂波速與C30混凝土參考波速相差不大，則主要是因為該柱混凝土施工強度大于設(shè)計強度。

3.3混凝土強度檢測

    根據(jù)本工程實際情況，采用了回彈(回彈時將被檢測混凝土構(gòu)件煙熏表面清理干凈，并用砂輪磨平)結(jié)合取芯法對該建筑上部結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土粱、板、柱的混凝土強度進行檢驗。由于框架柱主筋較密，同時考慮到框架柱受損程度稍輕．基本無保護層脫落及掉角等，實測碳化基本處于3mm-6mm，因此框架柱主要采用回彈法檢測，取芯數(shù)量較少，而H—E，l-4區(qū)內(nèi)3層樓面粱及樓面板則主要采用取芯法檢測，回彈僅作為定性判斷構(gòu)件不同測區(qū)強度分布情況，結(jié)果表明．去除表面疏松層(芯樣切割時將去除芯樣表面疏松層)后，火災(zāi)后混凝土構(gòu)件強度都能達到C30設(shè)計強度的要求。

    3.4鋼筋強度檢測

    火災(zāi)對鋼筋的力學(xué)性能也有一定的影響，本工程分別對粱、柱中不同受損部位的鋼筋進行了力學(xué)性能測試，結(jié)果表明梁、柱鋼筋受火后屈服強度、抗拉強度、伸長率及冷彎性能等均符合規(guī)范要求，而樓面板底多處因高溫爆裂而裸露，受火時問長，溫度高，鋼筋力學(xué)指標(biāo)已不能滿足規(guī)范要求。

4、構(gòu)件損傷評定

    根據(jù)對各構(gòu)件損傷情況的描述、混凝土強度檢測結(jié)果、火災(zāi)后各區(qū)域溫度、超聲檢測結(jié)果等，按構(gòu)件的損傷情況將2層、3層分別分為嚴(yán)重?fù)p傷區(qū)、中度損傷區(qū)、輕度損傷區(qū)及煙熏區(qū)，各層構(gòu)件損傷情況劃分如圖2所示。

5、處理意見

    對2層嚴(yán)重?fù)p傷區(qū)內(nèi)的樓面板(3層樓面板)采取加固處理措施或予以重做(板底嚴(yán)重露筋、板面隆起的樓面板加固價值較低，建議重做)，對該區(qū)內(nèi)的樓面粱及樓面板(3層樓面梁)采取加固處理措施；2層中度損傷區(qū)內(nèi)粱板采取加固處理措施，該區(qū)內(nèi)框架柱采取鑿除表面損傷混凝土．采用混凝土修復(fù)的措施：2層輕度損傷區(qū)及煙熏區(qū)內(nèi)構(gòu)件的鏟除構(gòu)件表面涂層，重新粉刷。

    對3層嚴(yán)重?fù)p傷區(qū)內(nèi)的屋面板、屋面粱采取加固處理措施，對該區(qū)內(nèi)的框架柱采取局部鑿除表面損傷層，采用混凝土修復(fù)的措施：3層中度損傷區(qū)內(nèi)的屋面板、屋面粱及框架柱采取局部鑿除表面損傷層，采用混凝土修復(fù)的措施；3層輕度損傷區(qū)及煙熏區(qū)內(nèi)的構(gòu)件，清除表面污物，重新粉刷。

6、結(jié)論

    1)由于柱、梁、板所處位置不同，相應(yīng)的火災(zāi)燒傷程度也不同。板所處位置最不利，燒傷最嚴(yán)重，梁次之，柱最輕。鋼筋保護層厚度不同，也對燒傷程度的影響不同，板的鋼筋保護層最薄，燒傷最嚴(yán)重，粱、柱的鋼筋保護層較厚，燒傷程度輕于板。

    2）由于砌體填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與混凝土耐火極限和熱脹系數(shù)不同，易導(dǎo)致火災(zāi)時火場區(qū)域以外的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，因此在進行火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的鑒定時，除直接受火區(qū)域外，還應(yīng)對其它未受火區(qū)域進行檢查。

    3)廠房發(fā)生火災(zāi)時，常伴有化學(xué)物泄露等現(xiàn)象，可能與混凝土中的水化物進一步反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土的腐蝕與劣化，因此在進行火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的鑒定時勿忽視2次災(zāi)害對混凝土結(jié)構(gòu)的影響。

    4)火災(zāi)對建筑物的影響是多方面的，同時這些影響也具有一定的不確定性，如火場溫度的判斷、混凝土燒損層厚度等。因此火災(zāi)對建筑的影響難于直接、準(zhǔn)確的評估．采取多種檢測方法比較分析或間接測試非常重要。

參考文獻

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【3】劉俊如，火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)的檢測與處理【M】．山西建筑，20030（11）．

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)