环境潮湿地区房屋加固改造耐久性现场试验的应用探究

摘 "要：钢筋混凝土作为当今工程建设中最常用的材料，其应用于建筑已有百年的历史。随着建筑的使用年限越来越长，耐久性问题也越来越突出。既有建筑在加固改造之前需要做结构试验，而结构试验中的耐久性试验对于环境潮湿的地区来说尤为重要。为对建筑结构耐久性进行更准确的检测与评估，该文提出针对环境潮湿地区钢筋混凝土构件的耐久性评定模型，以构件保护层厚度、构件混凝土碳化深度、钢筋锈蚀3个方面为主，扩大抽样量，对结构耐久性进行定量分析，在满足相关试验目的的前提下，节约时间及措施成本，也确保耐久性试验的准确性，为房屋的加固改造提供重要依据，可为同类工程提供参考。

关键词：环境潮湿地区；加固改造；耐久性试验；混凝土；强度

中图分类号：V445 " " " 文献标志码：A " " " " "文章编号：2095-2945（2023）20-0071-04

Abstract： Reinforced concrete， as the most commonly used material in engineering construction， has been used in construction for a hundred years. With the longer and longer service life of buildings， the problem of durability is becoming more and more prominent. Existing buildings need to do structural tests before reinforcement and reconstruction， and the durability test in structural tests is particularly important in areas with humid environment. In order to detect and evaluate the durability of building structures more accurately， this paper puts forward a durability evaluation model of reinforced concrete members in humid areas， which is mainly from three aspects： member cover thickness， member concrete carbonization depth and steel bar rust. The sampling volume is expanded， and the structural durability is quantitatively analyzed to save time and measure cost on the premise of meeting the relevant test purposes. It also ensures the accuracy of the durability test， provides an important basis for the reinforcement and reconstruction of buildings， and can provide reference for similar projects.

Keywords： humid area; reinforcement and reconstruction; durability test; concrete; strength

我国已进入新建建筑和存量建筑改造并重的时代，建筑改造规模越来越大，改造内容也越来越丰富，提升结构耐久性是增长既有建筑使用寿命的根本，既有建筑混凝土结构耐久性改造越来越受到重视。所谓耐久性，即为结构抵抗气候作用、化学腐蚀、物理作用或其他破坏过程的能力。评定结构的耐久性非常复杂，尤其是混凝土结构，涉及施工质量、材料强度、使用环境及大气环境等各种因素。目前对于结构耐久性的试验项目主要包含混凝土结构外观损伤状况、混凝土结构几何尺寸、混凝土渗透性、混凝土抗压强度、混凝土碳化深度、混凝土中氯离子含量以及混凝土保护层厚度、钢筋位置及直径。其试验措施成本较高，耗时较长，针对性较差。笔者在重庆某工程结构耐久性现场试验过程中，结合工程实际情况，针对性地将构件保护层厚度、构件混凝土碳化深度、钢筋锈蚀3项作为主攻方向，扩大抽样量。在确保其试验准确性的前提下，节约了时间及措施成本，可为同类工程提供参考。

1 "评定思路及方法

重庆位于中国的中、西部、长江上游，处于环境潮湿地区，其混凝土构件耐久性问题主要为钢筋锈蚀；对于民用建筑，引起钢筋锈蚀的主要原因是大气环境下混凝土的碳化，因此按大气环境下钢筋锈蚀对本工程耐久性进行评定。

根据CECS 220—2007《混凝土结构耐久性评定标准》相关内容，钢筋锈蚀耐久性极限状态应按下列规定确定。

1）对下一目标使用年限内不允许钢筋锈蚀或严格不允许保护层锈胀开裂的构件，可将钢筋开始锈蚀作为耐久性极限状态。

2）对下一目标使用年限内一般不允许出现锈胀裂缝的构件，可将保护层锈胀开裂作为耐久性极限状态。

3）对下一目标使用年限内允许出现锈胀裂缝或局部破损的构件，可将混凝土表面出现可接受最大外观损伤作为耐久性极限状态。

考虑到此类工程的特性，确定采用第1）条规定评定耐久性剩余使用年限。

根据评定思路及相关标准，并结合此类工程特点及现场实际情况，试验内容及方法如下。

1）建筑使用环境调查。通过现场观察、踏勘、询问方式对建筑周边使用环境进行调查。

2）构件外观情况调查。采用人工观察的方式，对每层可检构件的外观状况进行检查。

3）构件混凝土强度检测。采用回弹法检测构件混凝土强度。

4）构件保护层厚度试验。采用混凝土钢筋检测仪检测构件保护层厚度，每根构件读取6个数值。

5）构件混凝土碳化深度试验。采用凿开混凝土的方式，用酚酞试液检测碳化情况，用卡尺检测碳化深度，每根构件3个测位，每个测位测取3个碳化深度。

6）钢筋锈蚀试验。通过外观检查是否存在锈胀开裂，以及局部凿开保护层，直接对钢筋锈蚀情况进行检查。

2 "工程概况

重庆市某公司办公楼，结构形式为框架结构，共3层，设计层高均为3.6 m，总建筑面积970.92 m2。

1）办公楼的结构安全等级为二级，建筑类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值0.05 g，设计地震分组为第一组，设计合理使用年限为50年。

2）该工程采用钻孔灌注桩基础，基础持力层为中风化砂岩层，工程中涉及的柱、梁、板混凝土强度设计等级均为C25，各种构件的截面尺寸及配筋等参数见原设计图。

3）基本风压0.4 kN/m2，B类地面粗糙度；上人屋面活荷载标准值2.0 kN/m2，非上人屋面活荷载标准值0.5 kN/m2。

该工程于2000年10月份开始修建，2001年12月份竣工，竣工后陆续投入使用至今。

3 "试验情况及结果分析

3.1 "建筑使用环境

1）重庆地处中国的中、西部、长江上游，气候相对温和，属亚热带季风性湿润气候，年平均气温在18 ℃左右，冬季最低气温平均6～8 ℃，夏季较热，七、八月日最高气温均在35 ℃以上。极端气温最高41.9 ℃，最低-1.7 ℃，日照总时数1 000～1 200 h。

2）根据重庆市气象环境资料，大气年平均温度18.3 ℃，最高温度42.1 ℃，最低温度3.1 ℃，其中最冷月为一月，平均气温6.2 ℃，平均低于0 ℃的天数为0；重庆市年均湿度为78.9%。

3）该建筑处于乌江沿岸，视野空阔，建筑密度小，附近无工业厂矿等污染源。

4）该建筑长期作为办公楼使用，现场试验未发现室内楼面存在严重潮湿等现象，室内环境相对干燥。

5）经检查，该工程基础无冻融循环及冲刷、磨损的情况。

综上所述，根据环境调查结果和CECS 220—2007《混凝土结构耐久性评定标准》第5.2.3条规定的环境等级，建筑的环境类别为一般大气环境，环境等级为Ia。

3.2 "构件外观

根据现场对构件的外观进行检查，除少部分混凝土构件存在露筋及混凝土蜂窝、麻面，未发现构件存在因受力不足、地基基础不均匀沉降产生的变形和开裂，未发现钢筋锈蚀导致混凝土开裂等现象，构件整体使用情况正常。

3.3 "混凝土强度

现场采用回弹法对现浇柱、梁、板的混凝土强度进行抽测，现场共抽检18根构件的混凝土强度。试验结果：现浇柱的混凝土强度推定值在27.2～29.3 MPa，现浇梁的混凝土强度推定值在28.3～30.9 MPa，现浇板的混凝土强度推定值在27.2～31.2 MPa，柱、梁、板均满足原设计C25的混凝土强度等级要求。

3.4 "构件保护层厚度

3.4.1 "框架柱

框架柱的保护层厚度试验情况见表1，最小值23.2 mm，最大值28.3 mm，总平均值26.6 mm，标准差2.0 mm，变异系数0.08。

3.4.2 "框架梁

框架梁的保护层厚度试验情况见表2，最小值23.8 mm，最大值29.0 mm，总平均值25.9 mm，标准差1.8 mm，变异系数0.07。

3.4.3 "现浇板

现浇板的保护层厚度试验情况见表3，最小值16.5 mm，最大值23.5 mm，总平均值19.5 mm，标准差2.9 mm，变异系数0.14，离散性相对较大。

3.5 "混凝土碳化深度

3.5.1 "框架柱

框架柱的混凝土碳化深度试验结果见表4，碳化总平均值为2.1 mm。

3.5.2 "框架梁

框架梁的混凝土碳化深度试验结果见表5，碳化总平均值为2.3 mm。

3.5.3 "现浇板

受试验条件限制，板的碳化深度试验未开展。梁、板同时浇筑，且属于同一工作环境，故板的碳化深度参照梁来进行。

3.6 "钢筋锈蚀

通过局部剔开保护层和构件外观检查对钢筋的锈蚀情况进行试验。试验结果表明，受保护层保护的钢筋未锈蚀，也未发现保护层存在因钢筋锈蚀而导致的开裂现象。

3.7 "耐久性分析及评定

3.7.1 "建筑及构件使用环境

本工程的建筑环境类别为一般大气环境，无污染源；构件使用环境为一般室内环境，室内环境相对干燥；基础无冻融循环及冲刷、磨损的情况。综合而言，本工程外部及内部的使用环境相对良好。

3.7.2 "构件使用状况

除少部分混凝土构件存在露筋及混凝土蜂窝、麻面，未发现构件存在因受力不足、地基基础不均匀沉降产生的变形和开裂，未发现钢筋锈蚀导致混凝土开裂等现象，构件整体使用情况正常。

3.7.3 "混凝土强度及钢筋锈蚀状况

本工程梁、板、柱混凝土强度评定结果均满足设计要求；受保护层保护的钢筋未锈蚀，也未发现保护层存在因钢筋锈蚀而导致的开裂现象。

3.7.4 "耐久性剩余使用年限评定

根据前面的调查及试验结果，本工程构件耐久性剩余使用年限评定见表6，以板的耐久性剩余使用年限作为本工程的剩余使用年限，则本工程的耐久性剩余使用年限评定结果为65年。

4 "结束语

结构耐久性试验是房屋加固改造之前的重要工作，关系到后续加固改造的设计与施工。评定结构的耐久性非常复杂，尤其是混凝土结构，涉及施工质量、材料强度、使用环境及大气环境等各种因素。重庆因地理位置，环境潮湿，其混凝土构件耐久性问题主要为钢筋锈蚀。对民用建筑，钢筋锈蚀引起的主要原因是大气环境下混凝土的碳化，因此按大气环境下钢筋锈蚀对耐久性进行评定。并以此为基础，采用合理的加固技术对其加固处理，使其耐久性进一步提高。

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