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岩土研究院

【加固纠偏工程案例】用喷射混凝土修复火灾烧伤的钢筋混凝土建筑物

36 2023-09-10 10:00:00

北京紫薇宾馆系钢筋混凝土框架剪力墙结构,中部大厅13层,两侧客房11层,其中地下部分1层,总建筑面积约9000m2。

该工程施工至11层顶板时发生火灾,致使正在施工的第11层全部和第10层大部梁、柱、墙、楼板严重烧损。

事故发生后,有关单位对火灾区的结构进行了大量测试和检验工作提出出烧损鉴定及修复设计报告。修复设计建议采用喷射混凝土对烧损结构进行补强加固处理。

修复工作用时7d,共完成补强加固工程量约1000m2。经有关单位验收,各项指标均满足加固设计要求,混凝土抗压强度达50MPa以上(设计要求30MPa),加固后梁、墙、柱外观较规则平整,取得了良好的效果。实践证明,采用喷射混凝土修复因各种原因造成的混凝土结构烧损是一项经济合理、行之有效的方法。


1、结构烧损情况检验


火灾受害区结构烧损情况检验主要包括以下内容:

(1)受害结构的外观检查;

(2)结构内钢筋材质检验;

(3)混凝土抗压强度检验;

(4)受害结构混凝土碳化深度测定等。

以上综合检验结果表明,该结构物烧损区域中,第10层和第11层的边柱、边梁受灾较轻,中柱、内梁烧损较严重。第10层楼板及楼板梁顶部混凝土有损伤,中柱较为严重,结构混凝土强度均有降低,混凝土性能降低范围均在距结构表面40mm以内;而结构内部钢筋性能尚能满足原设计要求。


2、结构修复设计


根据上述结构烧损情况检验结果,对结构不再增补钢筋,也不必将混凝土全部凿除,只需根据具体情况及烧损程度,对混凝土表面结构进行修复处理。设计要求喷射混凝土的标号应不低于30Mpa,修复后的结构表面规则平整。我们按不同结构烧损情况分以下类型进行加固处理:

2.1、梁的喷射混凝土修复设计

(1)类型Ⅰ:对梁上部和下部均遭受火灾,梁侧裂缝宽度大于0.15mm,或保护层有脱落者,凿除梁底和梁两侧的钢筋保护层,喷细石混凝土至设计尺寸。

(2)类型Ⅱ:对梁的局部和底层遭受火灾,梁侧裂缝宽度小于0.15mm,且保护层无剥落者,凿除梁底及梁侧下部100mm左右高度范围的保护层至钢筋处,喷细石混凝土至设计尺寸。

2.2、柱子喷射混凝土修复设计

(1)类型Ⅰ:对柱的四周烧损严重,网状发丝裂缝,有宽达0.2mm以上的裂缝,表面混凝土剥落面积大于25%者,凿除柱四周表面混凝土至主筋内表面10~15mm(且全身不小于40mm),喷细石混凝土至设计尺寸。

(2)类型Ⅱ:对表面有网状发丝裂缝,裂缝宽度小于0.2mm,剥落面积小于25%者,凿除柱四周表面混凝土至主筋中心位置(且全深不小于25mm),喷细石混凝土至设计尺寸。

2.3、墙的喷射混凝土修复设计

(1)类型I:对墙面烧伤严重,表面网状发丝裂纹,有大于0.2mm的裂缝,剥落面积大于25%,或有露筋者,凿除墙面表面混凝土(深度40mm),喷细石混凝土至设计尺寸。

(2)类型Ⅱ:对墙面受烧损,有网状发丝裂缝,宽度在0.2mm以下,剥落面积小于25%者,凿除墙面混凝土(深25mm),喷细石混凝土至设计尺寸。


3、喷射混凝土施工


3.1、原材料及配合比

喷射混凝土采用台湾产天马牌I型普通硅酸盐水泥。

砂子为中砂,细度模数2.58,经检验颗粒级配为2区中砂,含泥率l.0%。石子采用粒径小于15mm的碎石。

配合比为水泥:砂:石=l:2:1.5(重量比),水灰比一般控制在0.45左右。

3.2、喷射混凝土施工准备工作

根据施工现场的实际情况,喷射机和皮带上料机设置在喷射作业面附近(即第10层、第11层的楼板上),空压机放在地面主楼中间部位。

为确保喷射质量和作业顺利进行,应做好以下准备工作:

(1)按修复设计要求,凿除烧损混凝土的疏松层。

(2)因地面供水压力不足,需在喷射作业面设置临时水池,并安装水泵,接通水管。

(3)为使修复后的混凝土墙、梁、柱棱角清晰、尺寸准确、厚度均匀,事先要支设模板,按设计要求,模板应伸出构件表面,伸出部分即为喷射混凝土的厚度。

3.3、喷射作业操作要求

(1)喷射前应将受喷面的浮渣、粉尘用高压水清洗干净,以利新旧混凝土的粘结。

(2)射喷混凝土的水灰比应控制在0.45左右,以混凝土表面光滑而不出现干斑和流淌为宜。

(3)结构物表面喷完且初凝前要将结构物表面适当刮平至设计尺寸。

(4)终凝后应进行养护,以防因收缩而开裂。


4、喷射混凝土力学性能检验


喷射混凝土试件的制取,仍然采用喷大板切割法。原材料及配合比与现场施工完全相同。经一段时间自然养护后,切割成10cm×l0cm×10cm试块,用标准法进行试验,其结果如表9-l3-2所示。


5、对啧射混凝土修复方法的评价


实践证明,采用喷射混凝土进行修复加固的方法同以往沿用的现浇、压浆等方法相比,有以下优点:

(1)工艺简单,施工方便,无需支模或只需少量模板,可节省费用。

(2)修复速度快。特别是有利于地坪上下同时进行修复作业,紫薇宾馆工程修复面积约1000m2,只用了7d时间,为早日复工赢得了时间。

(3)工程质量可靠。经测定喷射混凝土抗压强度达50MPa以上,抗拉强度为3.0MPa左右。喷射混凝土与旧混凝土的粘结力一般在1.0MPa以上,均满足设计要求。特别是新旧混凝土具有良好的整体性和粘结强度,从而保证了共同工作,增加了结构的耐久性。

(4)能满足结构物的外观要求,墙面喷射混凝土较平整,梁柱的棱角清晰、美观。




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