某制药厂危化品车间火灾后的检测与鉴定

舒宏博，连云飞

（宁夏建筑科学研究院股份有限公司，宁夏 银川 750021）

0 引言

近年危化品的燃爆时有发生，其火灾危险性高，扑灭难度大，对建筑结构的破坏严重。如何对此类型火灾的危险构件、危险点做出及时、准确判断，对建筑整体损伤情况进行鉴定评估，为后续的加固、维修、复产提供技术数据，是此类鉴定的工作要点。本文通过对某制药厂车间内危化品燃爆后的应急评估鉴定，做到了快速排险，准确定损，优化加固，尽快复产。

1 工程概况

某制药企业车间整体呈“C”型布置，3 层框架结构，建于 2013 年，总长 121.3 m，宽 73.3 m，总高度 23.65 m，1～3 层层高为：7.46、7.50、8.96 m。1 层设备林立、管道密布，顶板洞口多，2、3 层空旷；1 层柱尺寸 900 mm×900 mm，2、3 层柱尺寸 800 mm×800 mm，混凝土抗压设计强度除 1 层柱为 C40 外其余均为 C30；填充墙为混凝土砌块砌筑：外墙厚 300 mm，内墙厚 200 mm；建筑外侧为 120 mm 轻质泄爆墙，饰面层为 50 mm 玻镁空心彩钢复合板。2018 年 10 月 30 日 19 时，该厂房 1 层 14-16/J-K 区域，储罐内甲苯发生燃爆，因 1 层顶板洞口多，火势迅速蔓延至 2、3 层，3 层空旷通风条件好，火势猛烈，至当日 22 时火情得到有效控制，过火时间 4 h，过火面积约 3 000 m2。

2 应急处理

不同于一般火灾鉴定，此次危化品火灾现场检测、鉴定均在应急指挥小组的统一指挥下进行。在检测人员进场前应做到以几点：①过火厂房外侧设置隔离区，封闭管理，厂房内、外空气进行实时监测；②厂房内所有阀门、开关进行逐一排查、关闭；③厂房内所有危化品进行转移；④泄漏物、污水、沙土等进行全面妥善处理，防治二次污染；⑤厂房内严重变形，存在危险的管道、线路、设备进行拆除、清理；⑥进场前应再次确认安全，并做好防护。

3 火灾鉴定

3.1 现场检测

确认安全后，方可进入现场踏勘，通过对过火混凝土损伤情况及钢结构构件及管道的变形情况初步判断：3 层受损最严重，2 层次之，1 层较轻（除罐体周围构件外）。该厂房层高均在 7 m 以上，1 层设备、管道密集通风条件差，火势由一层洞口向 2、3 层蔓延，由于上部空旷、空气流通好，造成 3 层燃烧充分而剧烈，造成破坏最大。根据从整体到细部，从宏观判断至微观，通过结构材料性能检测，结构灼伤情况检查，对损伤构件逐一排查，据此对受损情况进行区域划分，现场检测照片如图 1、2 所示。

图1 现场检测梁、板照片

3.2 过火后混凝土构件强度检测

钻取 40 个直径 75 mm 混凝土芯样，进行抗压强度检测。从结果分析（见表 1），火灾后混凝土表面未发生大面积剥落，崩裂的混凝土构件在混凝土表层下部 3～6 mm（钻心样品，修样时截取外表面 5 mm）的混凝土强度无明显劣化；出现混凝土表面大面积剥落、崩裂的混凝土构件在受损层下部 5 mm 以下混凝土劣化程度有限。

表1 混凝土构件强度检测

3.3 钢筋力学性能检测

分别从 1～3 层受火灾损伤较为严重，已发生混凝土剥落、崩裂部位截取钢筋（见图 2）进行力学性能实验，主要测定钢筋的屈服强度及伸长率。混凝土结构钢筋力学性能检测结果如表 2 所示。结果表明，混凝土构件中钢筋在受火灼烧后其力学性能（屈服强度和极限抗拉强度）无明显影响，对钢筋材质劣化程度有限。

图2 现场检测框架柱照片

表2 钢筋力学性能检测结果

4 微观分析及外观检查

根据 CECS 252∶2009《火灾后建筑结构鉴定标准》（以下简称“CECS 252∶2009”）对混凝土材料 X 衍射分析对火灾区域温度、受损情况进行分析对比。通过实验室对混凝土材料 X 衍射分析与衍射谱图库卡片对比，并依据 CECS 252∶2009 附录 D 进行对分析判断其过火温度［1］，结果如表 3 所示。

表3 火灾后混凝土结构微观分析结果

现场宏观检测是根据 CECS 252∶2009 对混凝土结构构件过火后表面颜色、敲击声音、表面裂缝等性状进行调查；对车间内的钢结构构件、管道、线路的变形损毁情况进行调查；对现场过火残留物、通风条件等进行分析（见表 4）。

表4 结构火灾分区及温度判断［2］

5 火场温度的判定

通过对燃烧条件、通风条件、可燃物的种类、特性、分布等的详细调查，并结合混凝土抗压强度和钢筋的力学检测等宏观判定，火场温度在 900 ℃ 以上，中心温度高于 1 000 ℃；通过混凝土材料 X 衍射分析证明了宏观判断的正确［3］。火灾在 4 h 得到控制，但经对可燃物的燃烧质量、燃点和分布情况和混凝土构件受热损伤的程度初步判定，实际火灾损伤与标准火灾 90 min 的损伤基本吻合。根据 CECS 252∶2009 计算其对应火场温度。

式中：Tf（t）为t时刻的温度，℃；18 为初始环境温度，℃；t为升温时间，min。

根据计算得，Tf（90）=1 004℃。

6 受损区域划分与判定

甲苯爆燃，其外焰温度可达 1 300 ℃，爆炸冲击波造成外部防爆墙损毁严重。通过微观 X 射线衍射分析（见表 3）、受损情况调查、强度检测、火场温度的计算，三者综合判断表明微观分析结果、宏观检测、理论计算得出的火场温度的判定基本吻合。据此每层划分损伤区域为：Ⅳ 破坏构件、Ⅲ 严重损伤、Ⅱb中度损伤、Ⅱa轻度损伤 4 个区域［4］（见表 5），并绘制损伤区域分布图，以 1 层为例如图 3 所示。

图3 车间一层平面及受损区域划分（1 层顶标高：7.46 m）（单位：mm）

表5 混凝土构件灼烧层厚度检测结果

6.1 混凝土灼伤深度

在区域划分的基础上，依据 CECS 252∶2009 通过微观分析、厂房内温度判定结果、过火的时间（T），根据厂房内混凝土结构构件尺寸，绘制混凝土构件标准升温曲线图（见图 4、5）。

图4 混凝土构件标准升温曲线-1

图5 混凝土构件标准升温曲线-2

6.2 混凝土损伤强度判定

依据 CECS 252∶2009 《火灾后建筑结构鉴定标准》相关条文绘制此次火灾后混凝土构件温度变化曲线，根据混凝土强度检测结果与变化曲线进行对比分析，可判断混凝土的损伤程度，对单个构件的损伤进行判断。分析损伤区域混凝土强度的折减如表 6 所示。

表6 混凝土强度折减

6.3 钢筋损伤程度判定

对于混凝土结构内部钢筋，由于构件与燃烧点距离、通风条件的差异，钢筋的劣化程度差异大，表现在：对于破坏构件（Ⅳ），混凝土逐层崩裂，造成钢筋裸露局部液化、变形严重；（Ⅲ）严重损伤区域，钢筋保护层局部脱落，钢筋与混凝土间握裹力丧失，对钢筋的强度劣化有限；中度损伤（Ⅱb）、轻度损伤（Ⅱa）区域，混凝土构件中钢筋基本完好。

未发现局部液化、变形的钢筋其力学性能（屈服强度和极限抗拉强度）无明显影响，对钢筋材质劣化程度有限，在（Ⅲ）严重损伤区域，温度在 600～900 ℃，平均温度在 750 ℃，其钢筋屈服强度折减系数为 0.848，加固设计时可考虑其折减［5］。检测发现，在严重火灾区域，柱角部位混凝土崩裂，钢筋外露，局部混凝土与钢筋间握裹力损失严重，其折减系数为 0.45。

6.4 钢结构损伤程度判定

过火时间约 4 h，过火区域的钢结构平台、管道支架、管道等变形严重，局部出现液化。由于钢结构构件抵抗火灾变形能力差，对于其划分可在规范的基础进行明晰，对于变形构件均进行拆除，对于未变形构件，进行除锈重新涂装维修。

7 结语

该制药车间过火后，2018 年 10 月经过火灾鉴定，准确地判定了火灾后建筑结构的损伤情况，为后续加固设计施工提供了准确、详实的检测数据。对破坏构件（Ⅳ）进行拆除新作；对（Ⅲ）严重损伤区域构件进行整体加固［6］，对中度损伤（Ⅱb）、轻度损伤（Ⅱa）区域，构件进行必要的加固维修。加固设计、施工过程与鉴定结构紧密结合，根据损伤程度差异，制定与之对应的加固方法。此次加固过程中应用高延性混凝土技术对钢筋保护层脱落及局部受损梁、板等受弯构件结合外包型钢与高延性混凝土面层加固方法，取得良好的加固效果。该项目于 2019 年 2 月加固完毕，投入生产，经过 2 年的观察，加固效果良好。此次火灾后的针对性的鉴定做到了：微观分析，宏观把握；整体控制，精细处理的原则；达到了鉴定与加固设计、加固施工的无缝连接，最大限度地减少了企业的损失，创造了良好的社会效益和经济效益。

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