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关键词:倾斜;基础纠偏;注浆加固法
Abstract:A school teaching building structure inspection report as the basis, introduces the teaching building deviation rectifying and reinforcement of foundation of analysis, design and detailed construction process.
Key words:TiltBasic deviationGrouting reinforcement method
中图分类号:TU317文献标识码:A文章编号:
一、工程概况
鄞州区洞桥镇中心学校教学楼建于1993年,为四层砖混结构,房屋平面呈矩形组合,由鄞县建筑设计院于1993年设计,每层设4个教室及办公室,教室没开间宽度均为3米,进深为6.5米,房屋东西向总长度49.8米,南北向总宽度为19.2米,房屋底层至四层层高均为3.4米,房屋建筑面积约为2450平方米。钢筋混凝土条形基础,承重墙体采用标准砖石灰砂浆砌筑,多孔板楼、屋盖。房屋平面图如下:
二、结构评定、加固改造设计依据
1、结构评定依据
(1)现场踏勘、检测数据;
(2)《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》JGJ/T136-2001
(3)《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
(4)《砌体工程施工质量验收规范》GB50203-2002
(5)《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
(6)《砌体结构设计规范》GB5000-2001
(7)《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
(8)《危险房屋鉴定标准》JGJ125-99(2004版)
2、加固改造设计依据
(1)《房屋质量检测报告》(沪房鉴(001)证字第2009-2193号);(2)《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
(3)《建筑抗震加固技术规程》JGJ116-2009
(4)《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006
(5)《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008
(6)《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009
三、结构安全检测评定结论
上海房屋质量检测站出具的结构安全检测评定结论为:
1、经现场检测,被检测房屋主要损坏情况为:预制板拼接缝、墙面粉刷开裂、教室通道板端接缝、底层廊檐地坪明显下沉开裂等,混凝土楼(屋)面梁未发现有开裂现象,房屋主体结构未发现明显的结构裂缝。
2、经现场检测,被检测房屋混凝土构件强度推定值为18.2Mpa;砌筑砖强度等级综合评定为MU10,砌筑砂浆强度介于1.5-2.2Mpa。
3、经现场检测,被检测的教学楼房屋外墙棱线均有向南、向西倾斜现象,向西倾斜率局部率大于《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)允许值4‰,向南倾斜率均大于《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)允许值4‰,局部率大于《危险房屋鉴定标准》(JGJ 125-99 2004版)规定的限值10‰
4、结构承载力验算结果表明,被检测房屋底层至四层墙体竖向承压承载力及高厚比均能满足要求。
5、综上可知,由于被检测房屋向南倾斜率偏大,建议对房屋进行基础纠偏加固,纠偏加固设计应按现行加固设计规范的要求进行,应请有资质有经验的设计单位和加固专业施工单位进行设计和施工。
四、基础纠偏加固方案设计、施工
1、倾斜原因及纠偏可行性分析
(1)本教学楼的向南、西侧倾,不是因地基土体下卧层太软弱,不均匀沉陷所致,而是因东北侧教学实验楼建设时打沉管灌注桩,震动、挤土原因造成了基础西南、东北两边基底土扰动,导致沉陷差异过大。
(2)根据上海房屋质量检测站出具的报告显示,教学楼底层至四层混凝土梁、柱、板、及节点等主体结构基本完好,楼面梁、柱与纵墙连接基本完好,表明房屋自身刚度好。
2、确定纠偏方案
地质资料表明, 基地土质为粘性土,地层分布均匀,无地下水流动。在尽量不破坏基础结构的前提下,宜选择采用注浆加固法对地基进行加固,以提高地基土的强度和变形模量及控制地层沉降等。
所谓的注浆加固是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把具有流动性、填充性、胶凝性的一种或几种浆液材料,按一定的配和比注入房屋的地基土中,通过浆液的充填、渗透和挤压等作用把土粒间的水分和空气挤走,然后浆液就与原来已经松散的土粒粘结成非常坚固的整体,从而使原来土体的强度提高,使其的承载力加强。
根据以上分析, 选用以水泥为主剂的混合浆液作为注浆液。注浆管由普通建筑脚手架即38mm有缝管材料加工而成,根据需注浆深度取管长为3米,施工时用半机械式重锤直接将花管打入至设计深度。注浆点的间距确定为1.0~2.0m,并能使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体。浆液的初凝时间为2h。注浆量和注浆有效范围应通过现场注浆试验确定,在本教学楼粘性土地基中,浆液注入率为15%~20%。对本次注浆压力加0.2~0.3MPa的压力。
3、整体纠偏施工
预先清理施工场地,将掏挖坑中的杂土及垃圾清理干净并沿注浆位置开挖沟槽和集水坑。采用带压力记录仪的注浆机提升注浆管,自下向上对地层注入325号普通硅酸盐水泥砂浆液,水采用市政自来水,其PH值能满足水泥浆所需要的要求。确定本次浆液的水灰比为1.0,注浆的流量取7~10L/min。浆液在泵送前应经过筛网过滤,水温不超过30℃~35℃。
施工注意事项:
(1)停止纠偏后,先让建筑物自然沉降一段时间,待建筑物沉降速率明显降低后,进行注浆。注浆顺序应按跳孔间隔注浆方式进行,并宜采用先后内部的注浆施工方法。注浆分多次进行,将浆液流入孔内,待液限下降后,进行第二次注浆,直至水泥浆不再下降,空隙被完全填满后,方可停止注浆。
(2)为保证建筑物在纠偏期间的安全,应随时掌握和控制纠偏速率,对三维方向中变动的建筑物进行动态测量,要求做到沉降观测、垂直观测和内部1-4层中间表面及门、窗启闭方便程度观测“三到位”;观测仪器设备、观测人员和观测点“三固定”;沉降观测采用水准仪,在四角点南、北各设三个点依次按分钟、小时、天、周、半月观测沉降变化值。
为切实保证汶川地震灾后恢复重建房屋建筑工程(含需加固房屋建筑工程,以下简称恢复重建工程)质量安全,根据《汶川地震灾后恢复重建条例》、《建设工程质量管理条例》、《建设工程安全生产管理条例》等有关法律法规,现就加强质量安全管理有关工作通知如下:
一、充分认识确保恢复重建工程质量安全的重要性
汶川地震造成了极大的人员伤亡和财产损失,加紧恢复重建,是保障震区人们正常生活和当地经济、社会发展的一件大事。建设系统一定要提高认识,充分调动各方面的积极性,全面贯彻落实科学发展观,坚持以人为本、科学重建,严格执行国家有关法律法规和工程建设强制性技术标准,认真组织、精心建设,以对人民高度负责的态度,扎实做好质量安全管理工作,为恢复重建工作提供有力保障。
二、着力抓好恢复重建工程质量安全监督管理工作
四川、甘肃、陕西省灾区各级建设主管部门要加大对恢复重建工程质量安全的监管力度,进一步完善相应的监督管理机制。各对口援建省市建设主管部门要设专人负责恢复重建工程质量安全工作,积极配合灾区各级建设主管部门共同做好质量安全管理工作。
所有恢复重建工程,包括抗震加固工程,无论其资金来源方式如何,均应按规定纳入正常的质量安全监管。应进行施工图审查的工程,未经审查合格的,不得使用。建设主管部门要加强对建材供应、施工组织、竣工验收等环节的监督管理。发现有影响工程质量的问题时,要责令改正,发现建设单位在竣工验收过程中有违反国家建设工程质量管理规定行为的,要责令停止使用,重新组织竣工验收。要加强对恢复重建工程的检查抽查,对质量安全违规行为及时予以查处,并记入不良记录。
三、认真落实恢复重建工程各方责任主体及有关机构质量责任
参与恢复重建工程建设的建设(含开发企业,下同)、勘察、设计、施工、监理等各方责任主体和施工图审查、工程质量检测等有关机构要强化管理,严格遵守有关法律法规,全面落实质量责任。
建设单位要择优选择勘察、设计、施工单位,需抗震加固工程的设计应当委托原设计单位或具有相应资质的单位承担。对于尚未完成施工图设计文件审查的建设项目,应当按照修订后的抗震设计规范修改设计。要加强对设计和施工的过程控制,选用符合国家标准规定的材料、构配件和设备,保证合理工期、造价和建设标准,不得擅自变更已经审查合格的施工图设计文件。
勘察设计单位要加强原始资料收集、现场踏勘等环节工作,要按照规划要求,确保工程符合安全、防火、抗震、防雷击、防洪涝等要求,要加强建筑边坡工程安全管理,要按照修订后的抗震设防要求和工程建设强制性标准进行抗震设计,增强抗震设防能力。修复和抗震加固设计应满足国家建筑抗震加固技术等相关规范的要求,优先采用增强结构整体抗震性能的加固方案。
施工单位应严格按设计文件要求施工,执行国家《建筑工程施工质量验收规范》等技术标准,强化建筑材料进厂检验,强化施工质量过程控制,保证各工序质量达到验收规范的要求。
监理单位要针对工程特点制定相应的监理规划及监理实施细则,严格按照审查合格的设计文件和有关标准规范要求实施监理。
施工图设计文件审查机构应严格按照修订后的抗震设防要求和工程建设强制性标准进行审查,对不符合标准等要求的施工图设计文件,不得出具审查合格书。
工程质量检测机构应严格按照有关管理规定和技术标准进行检测,对其检测数据和检测报告的真实性和准确性负责。
四、努力提高恢复重建工程质量技术水平
恢复重建要高度重视抗震加固鉴定工作,受损房屋建筑工程根据应急评估结论可修复和加固的,应当按照所在地抗震设防要求进行抗震鉴定,并依据鉴定结果确定修复和加固措施。
恢复重建工程设计要坚持以人为本,注重节能、节地、节水、节材和环保,有效利用能源和资源。要确保结构安全和抗震设防要求,要符合节能、抗震、自然通风、公共卫生等要求,要体现地方特色、民族特色和传统风貌。
恢复重建工程施工要积极采用新技术、新材料、新设备、新工艺和建筑业十项新技术,要大力推行绿色施工,合理利用和减少建筑垃圾,减少对环境的污染,要加强与设计、科研单位联合,狠抓质量通病治理,全面提高恢复重建工程的质量技术水平。
五、切实加强安全生产管理
要认真组织和监管好恢复重建工程的安全生产工作,按规定采取严格的施工安全措施,建设主管部门要加大安全巡查力度,切实抓好建筑生产安全。
对于震后复工的工程项目,要进行深入细致的隐患排查,并须经各方责任主体签字确认符合复工安全生产条件后方可复工。对复工工程已完成部分的受损情况要进行重点检查和评估,受损严重的应当由工程质量检测机构进行检测,自身及周边环境已发生变化的危险性较大的工程,要重新制定建筑安全专项施工方案,对现场塔吊、施工外用电梯等大型机械设备进行检验检测,合格后方可使用。
对震损房屋的拆除,应当将拆除业务委托给具有相应资质的建筑施工企业,拆除企业应当严格按国家有关规定,编制科学的拆除作业方案,由专职安全生产管理人员进行现场监督,确保施工安全。
六、组织好《建筑抗震分类标准》和《建筑抗震设计规范》的宣传培训工作
【关键词】房屋建筑;混凝土质量
百年大计,质量为本,房屋建筑工程的质量关系到人们日常生活和生命、财产安全及社会稳定。因此,钢筋混凝土结构作为房屋结构的主骨架,在工程施工管理过程中,混凝土结构的质量管理是房屋建设工程管理的核心与关键。
1. 严格原材料控制
确保建筑工程质量的基础对施工材料实行严控,主要是检查施工原材料、建筑构配件和设备等质量。《建筑法》明确指出:“用于建筑工程的材料、构配件、设备等都必须符合设计要求和产品质量标准”,因此工程施工必须严把采购关、检测关和使用关,以保证工程的质量。
1.1 严把采购关。
在当今市场经济环境下,水泥、砂、石子、钢筋销售名目繁多,各种销售手段也层出不穷,所以在采购员选择上要慎重,挑选诚实、守信、爱岗、专业、敬业的人员担任,并提高他们的政治素质和材料质量鉴别水平,才能充分、准确、真实的掌握信息。严把采购关,既可控制材料质量,又可降低材料成本。
1.2 严把检测关。
(1)由于建材市场入门容易,产品良莠不齐,鱼目混珠,许多商家不顾人民生命财产安全,“大胆”造假,所以建筑施工单位在使用前必须做好产品检测。建立严格的建材检测取样送检制度,以确保检测报告的真实性准确性。对具有符合规范要求质保书的材料按规定进行必要的检测,对质保书项目不全的产品,应进行分析、检测、鉴定,凡发现材料有质量问题的不得使用,而且应追踪到底。力保 “三无产品”不入库,不合格材料不进入施工现场。
(2)特别容易忽视对钢筋的规定:抗震等级为一、二级的框架结构,其纵向受力钢筋采用普通钢筋时,钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度的实测值的比值不应小于1.25;钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3,且钢筋在最大拉力作用下的总伸长率实测值不应小于9%。
1.3 严把使用关。
对于原材料来说建筑施工过程就是材料消耗的过程,就是造出更多的优质工程的过程。使用过程中应妥善保管进场的物资,按施工平面图布置,合理放置进场物资材料,不得混用。严格且合理地使用各种材料,降低消耗,保证实现管理目标。施工前要为材料管理创造良好的环境和提供必要的条件,如做好场地、仓库、道路等设施的准备工作;施工要掌握施工进度变化,及时调整材料配套供应计划,保证施工需要,组织材料的合理使用,加强现场物资保管;施工收尾时,要加强清理、退库、回收和利用、结算等的管理。同时,对于工程施工中的机械没备、试验仪器、测量仪器的状态也要随时进行管理检查,从而确保施工的正常进行,保证工程质量。
2. 施工中的质量控制
通过施工现场的实践,并结合《建设工程施工质量验收规范》的要求。在做好书面技术交底的前提下,应在下面几项工作中注意加强施工质量管理与控制。
2.1 基础工程质量控制。
基础施工中,大体积混凝土较常遇见,大体积浇灌混凝土时严加控制体内温度变化,施工单位应提出切实可行的施工方案。
基础施工必须做好测量放线工作,基础轴线标高准确,才能保证上部结构质量。
预留好上部结构的连接插筋,复查插筋、底部锚固钢筋的位置、直径、数量、搭接长度等。
2.2 梁板柱工程质量控制。
(1)模板使用前必须涂抹脱模剂。
逐层复查轴线位置、标高、粱、板、柱断面尺寸是否与设计相符。模板的拼制缝隙是否严密,封堵措施是否得当,支顶是否牢靠;支撑底部受力是否均匀;模板变形后未经修理不得使用。
(2)浇注混凝土前必须将模板内冲水清洗,清除模内垃圾。
混凝土浇注前,要求做好坍落度检测试验。浇注梁柱混凝土时,注意振捣时间,不得漏振;浇注板混凝土时,必须拖平板振动器振捣,及时检测浇筑厚度。
严格规定拆模时间,规定拆模手续齐全,方可拆模。特别是悬挑结构的拆模时间,一般粱板结构可以先拆侧模,后拆底模。拆模时注意保护好棱角。防止缺棱少角。
2.3 钢筋施工的质量控制。
(1)钢筋绑扎后还要及时查验钢筋规格数量、位置锚固长度、接头位置、焊接点,要按照图纸校核,做好钢筋隐蔽记录,混凝土浇灌前仔细检查垫块、马凳是否垫好,遗漏应补充到位。
(2)在板筋上行走应搭设人行跳板;重点检查钢筋骨架十字接头、端部接头的钢筋锚固长度,钢筋间距能否保证混凝土的浇灌,对有抗震要求的构件要确保梁柱的钢箍弯钩1 35. 梁柱钢箍抗震间距要符合设计或规范的规定。
2.4 混凝土施工的质量控制。
(1)对商品混凝土要随运输距离远近及泵送楼层高度进行调整。根据不同情况,管理人员要及时调整搅拌时间,严格控制外加剂,浇注混凝土前要再一次重点核实钢筋位置、保护层厚度,对漏放垫块、踩筋偏位、扎丝脱扣等要及时整改;倾倒混凝土落差过大时要采取措施,可用尼龙袋缓冲,落差超过 3m时,要设下料串筒,避免混凝土离析。若采用商品混凝土,则必须注意,现场不得加水施工。控制好振捣间距,停振时间不能超过混凝土的初凝时间,超过时必须留施工缝。
(2)混凝土从搅拌机中卸出后到浇筑完毕的延续时间,当混凝土 强度等级为C30及其以下,气温低于25℃时,不得大于120min,气温高于25℃时,不得大于90min,当混凝土强度等级在C30以上时不得大于60min。在施工缝处灌注混凝土,必须先将原有混凝土表面凿毛,清洗干净后,才能继续浇注。加强对混凝土的养护,要防止过早拆模,一定要保证混凝土有足够的强度才拆,拆模后要对混凝土及时洒水养护不少于 7d。
及时留置混凝土试块,取样与试件留置应符合GB50204-2002规定。
3. 确保工程施工质量措施
工程质量是所有参加工程项目施工的技术管理干部、操作人员、服务人员协同工作的结果,所以施工人员是形成工程质量的主要因素。
建立QC质量控制小组,加强施工人员的培训,提高施工人员的综合素质。首先要提高施工人员的质量意识,树立质量第一的观念、预控为主的观念、质量是明天的市场的观念;其次是要将工程项目的质量控制目标层层分解,工序开展前,要做好技术交底;第三是管理干部、技术人员都应具有较强的进行质量规划和目标管理的能力,组织施工和进行技术指导的能力,以及识别质量问题、检查施工质量和处理质量问题的能力,生产人员则必须具备精湛的技术技能,一丝不苟的工作作风,严格执行质量标准和操作规程的法制观念。
4. 结束语
房屋建设的整个过程中,钢筋混凝土结构关系着结构安全及使用寿命,影响钢筋混凝土工程质量的因素有很多。施工现场必须严格按照施工方案进行施工作业,才能减少或者避免一些钢筋混凝土工程的质量通病。只有加强了施工质量的管理与控制,落实“三检”制度,坚决做到工序验收不通过不放行,才能确保钢筋混凝土工程施工质量,才能保证的收到良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 张岩,混凝土工程施工质量控制与防治措施,2007,(03).
关键词:房屋建筑结构;加固设计;施工技术
随着社会时代的快速前进和现代科学技术的飞速发展,现代都市建筑物的功能越来越完善,日益发展起来的规模也愈发壮大。但是,还是存在或多或少的问题,亟待建筑行业解决。在建筑物中,很多建筑物由于使用不当或在建成收工时的建造质量问题,造成建筑物结构的不稳定,这就要对建筑结构进行加固,房屋建筑施工过程中要严格执行国家的有关规定和要求,落实对房屋建筑工程的加固和对房屋施工技术的研究,为以后建筑行业的快速发展提供保障。
1结构加固常用方法及设计
建筑物结构的加固有直接加固和间接加固两种方式,相关专业的工程技术人员在设计的时候要适当的根据实际情况和使用要求选择适宜的加固方法,做到灵活的运用。加固方法分为加大截面加固法和混凝土置换加固法及预应力加固法,这些方法各有各的特点,同时我们要结合房屋建筑的实际情况在特定的情况下来选择不同的加固方法。房屋建筑结构加固设计同样具有几种行之有效的办法。首先,我们都知道的有效传统的加固方法,就是增大建筑物结构件的截面面积来进行行之有效的加固。这种方法的特点就是,它能够巧妙地使房屋建筑的截面面积增大,可以相应的提高建筑物的架构的强度并在一定程度上加大它的承载量,使原有的房屋建筑实现结构加固的目的。这种方法虽然传统,但是它不但能够有效提高建筑构件的抗压力和抗拉力等方面的重量承载量,还能够修复略微受到损伤的建筑架构,从而能够及时的保证建筑构件的安全性和经久耐用性。这种方法传统有效,但是利用这种房屋建筑结构加固的施工方法,在建筑物周围会搭设脚手架等,从而在一定程度上,不管是在房屋建筑结构加固设计的时候,还是在其施工的时候都会影响建筑物本身的使用环境。其次,在需要加固建筑物的外面可以适当的利用具有较高强度的钢筋,因为钢筋可以作为设置预应力的拉杆来使用,从而起到对房屋建筑结构进行加固的作用,这种加固办法就是预应力加固法。在房屋建筑结构加固过程中,预应力的加大会使房屋建筑结构与我们利用外面钢筋所制成的拉杆一起分担承受共同建筑物的压力,这样就在一定程度上改变了房屋建筑结构本身所具有的受力情况,能够有效的提高房屋建筑结构的强度。这种加固方法做起来相对于前者更加快速高效,也是一种现代建筑行业进行房屋建筑结构加固的快速有效方法。再次,加固设计者可以利用房屋建筑结构与将钢板对房屋建筑外包起来的共同作用,将钢板等材料铺盖在被加固房屋建筑结构的外部,使它们固定,这样就会在一定程度上提高房屋建筑结构的强度和刚度,提高房屋建筑结构对压力所能够产生的承载能力,实现建筑结构加固的目标。
2相关工程加固前进行设计的必要性
有的房屋因其使用性能性质的改变而随之改变。人们为了使得自己的居住环境更加宽敞舒适,在自己建筑的顶端又加盖一层,不仅影响了建筑物本来的承受能力,而且使建筑物本身的承载力受到影响;还有一些情况就是由于天灾,例如地震或者火灾等需要进行加固处理;在加固施工进行中专业的技术人员要根据建筑物自身的实际情况,进行有效的建筑结构加固设计,通过实践工作,加深对自身职业工作的更深层次的学习及熟悉。再次,在建筑物进行加固施工之前,必须要对结构进行正确的检测和鉴定,这样就能够做到心中有数,在充分了解当下房屋结构的安全性能及使用耐久性能等方面是否能够满足加固要求之后,再进行有效的加固施工。房屋结构的改造或加层加固等都需要进行施工设计,这是相关建筑房屋的有关规定制定的政策,希望建筑施工人员能够积极及时的给人们灌输这个规定,使人们加深对房屋架构的了解。
3房屋建筑结构加固的施工技术要点
首先,我们要对原有房屋建筑结构进行实地的考察,并且要对房屋原有结构进行加固适当的取样和实验,最后还要将房屋构造的评定工作做细做实,这项工作对于整个房屋建筑结构加固工程至关重要。同时,相关的检测工作要在相应的质量检测专业单位进行,并且要给这项房屋建筑结构加固原有材料的检测出具检测评定报告,有了权威的检测报告,就要根据房屋建筑结构的实际情况进行相应的房屋建筑结构加固技术及施工方案的设计。其次,我们在房屋建筑结构加固设计的时候要考虑到建筑物本来的承受能力,并进行现场的实地勘察,做出合理的施工方案。再者,在房屋建筑结构加固之前,确保以前的设计以及需要的原材料都是符合此次房屋建筑结构加固工程施工的要求,并且要严格按照房屋建筑结构加固相关技术规范进行切实可行的施工,施工过程中还要时时监督、检查以及向设计的专业人员反馈房屋建筑结构加固施工的一些成果,根据实际情况,在房屋建筑结构加固的必要时候进行有效的修改加固方案。
4结束语
综上所述,房屋建筑结构加固的设计与施工,并不是一项简单的工程。在实际生活中,我们不仅要增加对建筑物结构加固技术的学习,熟练掌握房屋建筑结构加固的技术和方法,同时还要有一系统完整的房屋建筑结构加固管理方案,能够在房屋建筑结构加固时做出及时准确高效的方案,才能出色的完成房屋建筑结构加固工作,达到设计之前考量的预期效果。在房屋建筑构架加固技术方面仍然要进行深入的学习钻研和交流,开发新的房屋建筑架构加固技术,促使建筑行业的持续稳定的发展,为人类的生活带来满意和幸福感,满足大都市的建筑要求。
作者:胡琴 单位:安徽省特种建筑技术承包公司
参考文献:
[1]王亚勇.我国大型公共建筑抗震加固技术[J].工程质量,2005(12).
[2]陆善琳.房屋建筑工程中的结构加固设计与施工技术[J].建筑建材装饰,2015(1).
[3]杜洋.浅谈房屋建筑结构加固设计及施工技术应用[J].城市建设理论研究(电子版),2014(31).
钢结构件的防火方法主要有涂料保护、防火板保护、混凝土保护、柔性卷材保护、无机纤维保护、结构内通水冷却保护等。其中,涂刷防火涂料施工方便、重量轻、成本低、不受构件几何形状限制,应用范围最广,效率最高。
要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足,必须进行防火处理,其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落,其措施是多种多样的,关键是要根据不同情况采取不同方法,如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构,降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。但无论采取何种方法,其原理是一致的。防火涂料就是一种近年来比较先进的防火技术措施。
二、钢结构防火涂料防火原理及组成
钢结构防火保护的原理是采用绝热或吸热的材料阻隔火焰直接灼烧钢结构,降低热量向钢材传递的速度,推迟钢结构温升和强度减弱的时间。根据《钢结构防火涂料》(GB14907—2002),钢结构防火涂料定义为施涂于建筑物及构筑的钢结构表面,能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料。目前,国内外钢结构防火涂料主要有基体树脂、催化剂、成碳剂、发泡剂等组成。
1.基体树脂
基体树脂与其它组分配伍,既保证了涂料在正常条件下具有各种使用功能,又能在火焰灼烧或高温条件下具有难燃性和优良的膨胀发泡性能。通常情况下,丙烯酸树脂防火涂料的炭化层质量较高,故通常采用丙烯酸树脂作为主成膜物,并对其进行改性,以提高涂料的整体效果。
2.催化剂
催化剂是一种能在一定条件下分解出磷酸的物质,分解出的酸使多元醇脱水,从而使之形成不易燃的三维空间结构的炭化层。通常,磷酸三聚氰胺的水溶性较聚磷酸胺小,且兼具催化和发泡双重功效,目前主要选用磷酸三聚氰胺为催化剂。
3.成碳剂
成碳剂是涂层在高温下形成不易燃三维空间结构的泡沫碳化层的物质基础,对泡沫炭化层起骨架作用。成碳剂在分解温度上要和催化剂相匹配,当采用聚磷酸胺作催化剂时就应用热稳定性高的含高碳多羟基化合物作成碳剂,如季戊四醇、二戊季醇超薄型防火涂料用于广东大亚湾核电站厂房屋架上已达十几年之久,仍可正常使用。但其缺点是施工时气味大、涂层易老化,淀粉等。使用淀粉做成碳剂,涂层的耐水性问题不易解决,而二季戊四醇由于其价格原因,在国内也很少使用,目前国内普遍采用季戊四醇作为防火涂料的成碳剂。
4.发泡剂
膨胀型防火涂料只有在发泡剂的作用下,才能在高温火焰下产生膨胀层。发泡剂遇火分解并释放出氨、水、二氧化碳、卤化氢等不燃性气体,使涂层在到达软化点的情况下发泡膨胀,形成海绵状结构。
三、存在的技术问题
1.耐久性
由于厚型防火涂料存在自重大,装饰性差,因此只能应用在某些对外观要求不高的室外钢结构。广泛应用的是薄型和超薄型钢结构防火涂料,特别是超薄型。此两类涂料所使用的主要原料聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇均耐水性不良,存在随着环境、时间等溶出、分解、降解和老化等问题,因此,此类涂料必定会随着时间的推移防火性能有所下降,而目前还没有找出一种评定防火涂料耐久性的方法。检测报告所给出的耐火极限是涂料涂后保养1至2个月的检验结果,但火灾的发生是不可预测的,火灾可能是在涂料涂后的1年,也可能在涂后的10年发生,因此膨胀型防火涂料最主要的就是耐久性问题。
2.安全性
目前的膨胀型钢结构防火涂料遇火有可能释放出氨、HCN、卤化氢、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氯、溴等有毒有害气体。如果这些气体的浓度超过了人体忍受极限,便会对未逃离火场的人员以及消防人员造成危害。
3.生产、施工
国内多数钢结构防火涂料生产企业的规模不大,生产工艺流程自动化水平不高,有部分企业还处于手工作坊式在操作,不少产品的配方工艺大同小异,对专用于防火涂料的原料研究不够,对原材料的检测、控制不够,生产过程的检测手段不全,施工设备有待改进提高,与防锈漆的配套性也不能进行严格的检验。
4.测试方法
钢结构防火涂料作为一类功能性涂料,其性能主要有理化和耐火两方面组成。同样耐火极限的防火涂料因其应用环境不同、受火类型不同,对基材的保护作用也就不同。
5.检测标准方面
GB14907-2002《钢结构防火涂料》对同种防火涂料只规定一种涂层厚度的检验报告,而实际工程中由于钢梁、钢柱、钢楼板规范所要求的耐火极限各不相同,例如室内厚度为2mm的超薄型防火涂料检测报告出具耐火极限为1.5h,实际工程要求钢梁、钢板、钢柱耐火极限分别为1.5h、1.0h、2.0h。对钢板、钢柱应采用何种厚度的防火涂料进行保护,目前无论从理论界或是实际工程均缺乏相应的研究。
6.检测标准构件与实际工程构件的差异性
耐火极限检验中使用的基材是Q235的标准I36b或I40b热轧普通工字钢梁,而实际工程运用中,钢构件的截面尺寸各种各样。检验报告中描述的钢梁与实际工程中的钢构件并无完全的对应关系,实际使用的钢构件和标准钢梁间应该如何进行换算,如何确定实际使用的钢构件的涂层厚度,国家尚无规定。
四、相应对策
1.对钢结构建筑进行科学的防火保护
目前,我们通常使用的方法有:钢结构表面喷涂防火涂料;用现浇混凝土作外包层;钢构件内充水等,其中应用最为广泛的是钢结构表面喷涂防火涂料。
2.加大宣传培训教育的力度
防火工程造成的火险隐患原因是多方面的,但很重要的一个原因是思想认识不到位,轻视火灾预防,对违规施工存在侥幸心理。消防部门应利用报纸、广播等形式广泛宣传钢结构阻燃处理的重要性和必要性,适时组织设计、施工单位进行消防培训,提高设计、施工人员的业务理论水平和执法守法意识。3.加强对防火涂料市场的规范管理
凡是防火涂料的生产厂家必须有国家检测机构检测合格的报告,方准出厂销售,并应附有使用说明书,标明技术性能、制造批号、储存期限、适用范围;消防监督部门应对每批防火涂料进行出厂前的质量抽检,并检验其包装、标贴、说明等是否符合规定要求。对于防火涂料的施工单位,明确要求持有相关施工资质。
4.严把审核关
在受理钢结构审核项目时,要求设计单位在图纸中明确建筑物的使用性质、耐火等级、火灾危险性分类、生产工艺流程、防火涂料的施工方法等消防设计内容。承担消防工程的施工单位应具有相应的资质,并在施工前将施工方案报消防部门审核。对于设计不全、无施工方案的,消防部门可以下发不受理通知单并注明不受理的理由。
5.正确选用防火涂料品种
目前市场上防火涂料的品种繁多,其防火性能也不尽相同。不能把组成、制造工艺、质检方法和标准以及施用技术等方面存在明显不同的饰面型防火涂料用于保护钢结构;对钢结构防火涂料应根据钢结构耐火极限要求选用不同的防火涂料:耐火极限不超过1h时,可选用超薄型或薄型防火涂料;耐火极限不超过2.5h时,可选用薄型或厚浆型防火涂料;耐火极限在2.5h以上时,应选用厚浆型防火涂料。部位且装饰效果要求高时,如屋顶承重构件可选用超薄型防火涂料,的柱及网架构件则可选用薄型涂料,隐蔽部位选用厚浆型涂料。不能将技术性能仅满足于室内钢结构防火涂料标准要求的产品未加技术改进就用于保护室外钢结构,露天钢结构防火涂料的选用应考虑其耐水、防冻、防腐等因素,只有这样,才能真正发挥涂料的防火性能。
6.及时进行施工现场检查
防火涂料工程施工较快,加强对施工现场的监督检查非常重要。通过施工现场检查,可以掌握施工队伍的情况、工程的进度、施工质量和产品质量。只有实地检查,才能发现隐患并及时督促整改,避免不必要的损失。有条件的地方,还可以从施工现场取样并对样品进行热性能分析、比较、检验,确保工程质量。
7.严格验收标准
在工程竣工验收前,消防部门应让建设、施工、监理单位出具质量检测报告,掌握工程施工情况。在工程验收时,不仅要重视消防设施的验收,还应把钢结构防火涂料的验收放在重要位置。消防监督人员不仅要眼看、手摸,还应配置测厚仪等必要的检测设备。对于施工质量达不到要求的,该返工的要返工,该处罚的处罚,确保钢
结构消防工程的质量,从根本上消除钢结构工程存在的火灾隐患。
五、结束语
由于钢结构防火涂料是如今乃至未来社会很有发展前途的一类产品,只有检验机构、生产、设计、施工、监理和消防监督部门联手共同努力,才能使我国的防火涂料领域健康、有序发展。