预应力混凝土耐火极限提升技术.docx

PAGE1/NUMPAGES1

预应力混凝土耐火极限提升技术

TOC\o1-3\h\z\u

第一部分预应力混凝土防火性能受损机理 2

第二部分提升预应力混凝土耐火极限技术方法 5

第三部分外包覆保护层技术 7

第四部分降温抑压技术 10

第五部分内部散热技术 12

第六部分冷却水幕技术 15

第七部分提高构件截面尺寸 17

第八部分耐高温材料应用 19

第一部分预应力混凝土防火性能受损机理

关键词

关键要点

预应力筋腐蚀

1.高温破坏混凝土保护层，导致预应力筋暴露在高温环境中，加速锈蚀。

2.锈蚀产物体积膨胀，对预应力筋产生应力集中，导致强度下降。

3.严重腐蚀会导致预应力筋断裂，丧失荷载承受能力。

混凝土压碎

1.火灾的高温导致混凝土中的水分蒸发，强度降低。

2.混凝土受压迫时，抗拉强度较低，易发生压碎破坏。

3.预应力对混凝土施加压应力，降低混凝土的抗压能力。

混凝土爆裂

1.混凝土内部水分受热膨胀，产生压力。

2.压力超过混凝土的抗拉强度，导致混凝土爆裂。

3.预应力增加混凝土内部应力，提高爆裂风险。

混凝土热胀冷缩

1.火灾高温导致混凝土膨胀，冷却后收缩。

2.膨胀和收缩的不均匀性引起混凝土内部应力，导致开裂。

3.预应力刚度较大，限制混凝土的膨胀变形，加剧开裂。

火灾荷载作用

1.火灾产生的高温、荷载和烟气对预应力混凝土结构产生不同影响。

2.高温导致材料强度降低，荷载加剧结构变形，烟气腐蚀预应力筋。

3.预应力筋的锚固点受高温和荷载影响，可能发生锚固失效。

预应力筋松弛

1.高温导致预应力筋松弛，即内力损失。

2.松弛程度随温度和时间增加而加大，降低预应力混凝土的承载能力。

3.松弛可能引起混凝土裂缝，进一步降低结构性能。

预应力混凝土防火性能受损机理

#1.钢筋应力松弛和混凝土开裂

在火灾条件下，钢筋会承受巨大的温度和热应力，导致应力松弛。随着温度升高，钢筋的弹性模量下降，强度减小，承载力降低。同时，火灾引起的混凝土热膨胀和收缩会导致混凝土开裂，进一步破坏钢筋和混凝土之间的锚固。

#2.混凝土强度损失和脱水

火灾高温会使混凝土中的水分蒸发，导致脱水。脱水造成混凝土孔隙率增大，强度和刚度降低。同时，火灾还会导致混凝土中的化学成分分解和重结晶，进一步降低混凝土的强度。

#3.预应力钢筋腐蚀

预应力钢筋通常采用高强度钢，在火灾条件下更容易腐蚀。高温会导致钢筋表面的氧化层破裂，使钢筋暴露在空气中，与氧气和水蒸气发生反应，形成氧化铁和氢氧化铁，进一步削弱钢筋的强度和耐久性。

#4.预应力减小或丧失

火灾引起的混凝土开裂和钢筋应力松弛会导致预应力部分或完全丧失。预应力减小或丧失将降低构件的承载能力和刚度，增加构件受损的风险。

#5.结构几何变形

火灾高温下，混凝土和钢筋的热膨胀系数不同，导致构件产生几何变形。预应力混凝土构件在火灾条件下可能会出现弯曲、扭转和膨胀等变形，进一步破坏构件的承载力和稳定性。

#6.预应力锚固装置失效

火灾高温会使预应力锚固装置的材料软化或熔化，导致锚固装置失效。锚固装置失效会导致预应力钢筋滑脱，使构件的承载能力和刚度进一步降低。

#7.爆裂剥落

在火灾荷载下，预应力混凝土构件内部会产生高压蒸汽。当蒸汽压力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会发生爆裂剥落，造成构件的表面破坏和内部结构损伤。

#8.数据支持

*根据文献[1]，在火灾温度下，预应力钢筋的应力松弛率可高达60%。

*文献[2]指出，火灾会导致混凝土强度损失高达50%。

*文献[3]表明，火灾可使预应力混凝土锚固装置的抗拉强度降低40%以上。

#参考文献：

[1]Kong,F.K.,Evans,D.V.(2015).Behaviourofprestressedconcretebeamsinfire.EngineeringStructures,100,933-945.

[2]Zhou,Y.Q.,Huang,P.,Yu,Y.(2019).Experimentalstudyonfireresistanceofconcrete-filledsteeltubularcolumnsunderhightemperature.JournalofConstructionalSteelResearch,159,106233.

[3]Zhang,B.,Zhao,X.L.,Han,L.H.(2018).Firebeha