火灾后建筑损伤的维修

出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第717页（4656字）

(一)维修目的与一般要求

受火灾损伤结构的维修目的就是将其功能恢复到火灾前的。对于混凝土结构，首先是对结构劣化、损坏的评估，同时应根据各种规范和标准选择维修所用材料和方法。承载力、使用功能、腐蚀和火灾的抵抗能力均应满足建筑规范的要求。一般维修后建筑的功能应满足：

1．在整个计划的使用期内，钢筋应不受腐蚀的侵害；

2．修复材料应与被修复材料具有相同的使用寿命；

3．维修应恢复结构的承载能力，并允许产生可接受的变形；

4．修复的结构应保证满足规定的耐火极限。

表3－2－64给出了基于不同损坏等级混凝土结构的维修分类。图3－2－66给出了包括损伤评估、损伤分类和维修一般准则的流程图。维修分类为5种，损伤等级为2和3的维修一般不用结构设计，因为其只是表层而不是结构修复；等级1可作为参考状态。

表3－2－64 混凝土维修分类

图3－2－66 损伤结构的评估程序

(二)混凝土维修的限制

如果构件损伤严重，当将损坏的混凝土拆除后，钢筋几乎全部暴露出来，而且钢筋的尺寸和间距不能满足要求，这时在计算承载力时不应考虑这些钢筋的影响。对于这种情况，通常将其整体换掉。对于槽形板和密肋板的情况，如果主筋没有损坏，可以对其维修；但如果主筋损伤，则应考虑将其换掉或根据造价补强。实心板可以在底部增加钢筋网以补强，而槽形板和密肋板就不太方便。对于受拉钢筋，可以通过增加面积来实现，但应满足规范的含钢量和间距要求，并做好保护层。但对于受剪钢筋的维修，应根据其损伤状况进行设计，一般考虑：

1．新增加箍筋的间距应保证能紧密地围绕着被修复材料。

2．箍筋上端的锚固和箍筋的弯起是困难的。规范通常规定锚固应在受压区翼缘内，这对于工字形梁和T形梁板来说，就不得不在板中钻洞使钢筋通过梁边并锚固在受压区的翼缘内。还有一种方法就是利用机械作用，应用螺栓进行锚固，在许多情况下这种方法是可行的。

3．维修材料的黏结性能和维修安装技术应详细考虑。

对原来是轴心受压的柱子，维修时要认真检查，因为纵筋的增加往往会带来偏心距。维修时一般留有一定的间距，维修前外露的钢筋笼部分已屈曲，在修复后允许其有一定的偏心，而且由于连续性弯矩也可能产生偏心作用，对于这些设计时应注意。

(三)维修的缺陷

混凝土结构的维修质量与维修所执行的详细标准和施工工艺技术有关，对混凝土结构来讲并不是说维修后的混凝土就与原有。混凝土相同，检测其质量的方法有γ射线法、超声波法等，各国均有自己的标准。

(四)损伤材料的清除

该项工作应与拆除标准相一致，当现场有预应力混凝土构件时，首先应估计该构件的可能状态以及对周围构件的影响，以免预应力突然释放造成不必要的伤亡和损失。在拆除过程中如果构件临界长度增大，必须采取横向支护。如果构件要整体拆除，则应该采用合理方法，不当的冲击或震动对支护和剩余的结构部分均会产生不良影响。特别是在拆除相邻构件时，一定考虑其对剩余构件的影响，尤其是应力的突然释放。如果可能尽量不在要维修的混凝土附近进行拆除。当存在下述情况：

1．如果拆除工作会损伤或损坏维修构件；

2．任何一跨梁或柱子与维修构件有共同的连接节点；

3．支撑或与板等水平构件连接的构件。

而又不得不拆除时，维修工作应在拆除工作完成一段时间以后再进行，以让应力释放；正常情况下，应在维修工作完成后，且维修材料达到特征强度的50%时，再考虑上述拆除工作。

(五)操作顺序结构

计划次序应首先考虑两个重要因素：

1．强度：当荷载全部加上以后，整个结构没有过载现象；

2．稳定性：不管是搬入还是拆除，是长期的使用还是临时的出入，都要保证结构的稳定性。

对于拆除重建的建筑，上述操作顺序无关紧要；但对于严重损伤的大型结构，由于营业或其他目的需要节省时间，可能要求多个作业面同时进行，此时就显得尤为重要。

(六)方法选择

设计者在设计之前必须确定出维修的方法并征得有关各方的同意，在满足强度等要求的前提下，还要考虑：1．造价问题；2．特种维修的耐久性，其中造价问题应按正常评估程序进行。

(七)维修方法

维修总是要花钱的，其造价与损伤程度探测结果直接相关。对于遭受火灾损伤的结构来讲，损伤是不均匀的，且变化范围很大。维修从装饰面层到主要构件的补强，通常有如下方法：清理后重新装修、表面铲除、重新浇注、喷涂、附加钢筋、补强、重新设计、耐火保护和聚合物等多种方法。在所有的维修中，准备工作和施工工艺是相当重要的，因为对于指定的工程所选择的维修方法并不是惟一的，但不管是哪种方法，维修后应使：强度、耐火极限、耐久性和外观等各方面均能满足规范和使用要求。所选择的方法与损伤程度、造价和时间等有关，总的来说，维修方法分为如下几种：1．重建，2．喷射混凝土，3．树脂维修，4．加覆层维修和5．其他技术。

1．重建

这种方法主要用于损伤严重的或必须恢复原来尺寸的构件，也用于其他方法不能合理解决传力途径的情况，一般包括如下步骤：

(1)拆除：参照操作规程安全拆除，并应保证剩余结构部分的受力状态与设计的新建筑是相同的；

(2)建设方法：建设用的材料和施工工艺应与相应的规范、规程相符；

(3)连接：在所有的损伤混凝土被拆除以后，拆除的部分与新建部分之间的连接或界面应做仔细的准备，钢筋可根据所处位置与特性采取捆绑连接、焊接或机械连接等，但应考虑到有些等级的钢焊接后出现强度降低情况。

2．喷射混凝土

喷射混凝土是将水泥和砂等合适骨料在高压下通过射枪将其喷射到指定位置而形成的，一般有湿法混合和干法混合两种。喷射混凝土的密度与普通骨料混凝土的相当，喷射混凝土28天特征强度在20MPa～40MPa之间，设计时一般取30MPa。喷射混凝土强度越高，要求的施工工艺、工程造价也相应提高。工程已经表明：喷射混凝土与旧混凝土之间的黏结强度比旧混凝土的受拉强度高。只有在喷射之前对旧混凝土表面进行仔细清理和准备之后，才能得到较好的黏结性能。喷射混凝土具有较好的抗冻融、高盐含量、火灾和震动性能，与被其所取代的混凝土相当，其关于水的渗透率与普通密实高强混凝土在同一个数量级上。由于喷射混凝土水灰比较低、水泥含量较高、密实性也好，因此它比普通混凝土有更好的耐磨性。

喷射混凝土所用的水泥通常是波特兰水泥，对某些特殊情况也可以采用其他水泥，但由于砂子的含湿量会使搅拌前的混合物局部出现初凝现象，所有的水泥均应该很好地放置和保存；喷射混凝土所用的骨料与水泥应有较好的级配，同时要满足对骨料的一般要求。骨料既不能太湿，也不能太干。符合标准的钢筋均可以采用，但表面必须除油、除去浮锈，因为任何附着物均会影响混凝土的黏结，甚至造成钢筋遭受化学物质侵蚀。

3．树脂维修

树脂维修主要是指用环氧树脂、聚酯和丙烯酸砂浆进行的各种黏贴或灌注。树脂维修通常用于剥落较轻的区域，能满足正常的使用要求，但尚缺乏受热或真正火灾时这种维修的受压数据。据相关资料介绍，当温度达到80℃时这种材料便开始软化，因此这种维修不能为钢筋提供抗火保护，也不适合于火灾时受压区应用，其可以在下述情况应用：

(1)在火灾条件下能有较好的耐火性能和保持良好的结构性能；

(2)当火灾发生时，这种材料所在部位能被其他材料保护并能维持结构的良好性能；

(3)火灾时这种材料破坏不会引起结构性能和耐火性能的明显降低。

树脂维修可以提供较好的黏结强度和比混凝土高的抗压强度、弯曲强度和受拉强度，但其热膨胀系数比混凝土要大得多，因此在温度变化范围较大的区域要慎用。

4．加覆层维修

可用于加覆层的材料有很多，如石膏板、硬纸板、金属板条和建筑板材，它们还可以作外饰面，并具有较好的抗火性能和耐久性。玻璃增强纤维板在用于损伤柱子时，还可以用混凝土填充以代替喷射混凝土。

5．支护

很明显，在维修以前应对损伤的结构加以支护，一方面防止结构坍塌，另一方面保证人员安全。支护程度与构件损伤分类及相应支撑强度有关，如果构件只需表层维修，则该构件可以不设支护；大多数的支护应是竖向的，同时与水平和倾斜的支撑一起保证结构的稳定性；当楼板已经损坏，对于还存在的墙，必须用水平或倾斜的支撑来支护。支护的设计与新建筑基本相同，除了恒荷载外，还要考虑维修荷载的作用。

6．其他维修技术

除了前述的维修方法外，还有其他一些维修方法，如：改变支点、聚合物砂浆、水泥砂浆、灰泥和喷射矿棉纤维等，这里不在赘述。