外包材料分爲混凝土和砂漿兩種,底部外包材料厚80mm,兩側外包材料厚60mm(圖略),大樓樓板主要爲現澆鋼筋混凝土樓板。混凝土樓板各層厚度均爲120mm,主筋爲雙股圓鋼扭制,直徑5mm,間距100mm;分佈筋採用三角形拉結,直徑2.5mm,三角形邊長分別爲100mm、112mm、112mm(圖略)。
鋼材鏽蝕的檢測歷史建築
由於建成歷史久遠,其鋼結構及混凝土中的鋼筋留存至今面臨的主要問題是受環境因素影響而存在的不同程度的鏽蝕問題。裸露的鋼結構出現的鏽蝕很容易會被觀察到,而被包裹在混凝土結構中的型鋼或鋼筋的鏽蝕,如果嚴重的話會鐵脹顯現出來,即鋼材表面因鏽蝕而產生體積變化使混凝土保護層脹裂的現象(圖5);而一般的鏽蝕如果不鑿除混凝土表面的保護層是無法被觀察到的,而採用鋼筋鏽蝕儀可以在不打開混凝土表面的情況下檢測鋼筋的鏽蝕狀況。本案例爲確定大樓混凝土構件內部鋼筋的鏽蝕概率,現場採用瑞士CANIN鋼筋鏽蝕測定儀對部分混凝土構件進行了鋼筋鏽蝕概率抽樣檢測。本次鋼筋鏽蝕概率檢測主要採用銅/硫酸銅電化學測定法,檢測結果的鋼筋鏽蝕如圖略。根據《建築結構檢測技術標準》(GB/T50344-2004)中規定的混凝土中鋼筋鏽蝕狀況判別標準(表1),同時參考美國ASTMC856評判準則(表2),綜合分析判別結果(表略)。根據構件所處的環境不同及外觀的差異分類,測區能代表不同環境條件和不同鏽蝕鏽蝕的外觀表徵。1#測區樓板位於地下室,周邊環境較爲潮溼;3#測區處有較明顯的外牆滲水痕跡,說明混凝土材料受流水侵蝕使鋼筋出現不同程度鐵脹和鏽蝕;其他的測區樓板構件所處的環境乾燥,外表無細裂縫,說明該狀態下構件即便是留存至今,其鏽蝕概率也很低。
鋼材強度的檢測
表面硬度法測試鋼材強度歷史建築的改造維修必須瞭解其主要承重材料的強度,因此,對於鋼結構,檢測工作必須測定其鋼材的強度,當然最直接最準確的'方法是截取其結構中的某段鋼材,但歷史建築的檢測應儘量不破壞其結構而應採用無損檢測。根據《建築結構檢測技術標準》(GB/T50344-2004)、《黑金屬硬度及強度換算值》(GB/T1172-1999),本案例現場採用HL-300里氏硬度計對大樓結構構件的鋼材抗拉強度進行現場抽樣檢測,代表性的測區檢測結果詳見表4。根據現場抽檢結果,該大樓結構構件鋼材推定抗拉強度雖然離散性較大,但基本都達到Q235級強度要求。3.2鋼材表面鏽蝕度的檢測如果鋼材表面出現了一定的鏽蝕,其強度就會受影響,而現場檢測所得的強度往往是不考慮其鏽蝕的狀態的。因此,對年代久遠的歷史建築在計算其結構承載力時,檢測人員一般會根據經驗對所測得的強度進行折減,但折減係數的確定往往沒有可靠的定量數據。本案例我們將鋼材鏽蝕度進行定量測定,從而對結構計算時鋼材折減係數的確定提供了依據。爲確定大樓承重鋼構件的表面鏽蝕率,現場抽取部分鋼結構構件,採用打磨表面除去鏽蝕層並分別測量打磨前後鋼構件截面厚度變化率的方式,對該鋼構件的表面鏽蝕度進行測定。代表性的測區檢測結果見表5。根據現場所有測區的檢測結果,目前鋼樑的鏽蝕度爲1.0%~7.2%,平均鏽蝕度爲2.5%,結構計算可依據此結果進行鋼材強度折減。
結語
對歷史建築鋼結構、鋼-混凝土結構面臨的重要問題是其結構中鋼材的鏽蝕狀況。對鋼材鏽蝕狀況的檢測,應採用外觀檢測,並配合鋼筋鏽蝕儀進行檢測,其優點在於對包裹在混凝土中的型鋼、鋼筋的鏽蝕狀況也進行了評估,其方法更全面、更科學。對歷史建築既有結構中鋼材的強度檢測可採用表面硬度法,其優點是不破壞結構,同時應輔以鋼材表面鏽蝕度的檢測,可使結構計算採用的現場檢測結果根據實際情況進行折減的方法更有依據