钢筋混凝土火灾下热湿耦合热过程探究.pdfVIP

中国工程热物理学会 编号：98307 传热传质学术会议 钢筋混凝土火灾下热湿耦合热过程研究 冯雅 陈启高 王尔其 (敢庆建筑大学．400045】(中国建筑西芹i没计研究院．成都，61008 摘要本文对钢筋混凝士在火灾高温作用下热湿迁移饥理进行分析．提H{丁混凝土在高温怍用 下热湿传递模型·通垃救债模拟和宴洲数据分折t表明模型基车能反映混凝±在火灾怍用下的 宴际过程． 关键词： 火灾热湿传递 钢筋混凝土 0引言 在火灾温度作用下，钢筋混凝土构件温度场的确定．是建筑结构烧损程度强度和弹性模量力学 性能评估中一项重要内容．也是计+彝钢旁jj混凝土构n=火火后的残存强度和制定修复加固方案的主 要依据。但在进行钢筋混凝土构件受火灾温度作用计算分折时．国内所进行的研究“2“。基本未涉 及材料小舍湿量和l化学分解而引起的丰fj变蒸发影响，同外彳j芙文献[4，5，6]所进iT的研究也主要采 用材料：F燥过程q·热湿迁移模型。因此．忽视材料构仆在高温作用下．材料内部空隙所岔自由水、物 理吸附水和结品水脱水相变所产生的温度停滞现象．以及材料化学变化所产生的热过程，用一般常 物性热传导方程来描述钢筋混凝土在高温作用下复杂的热、湿迁移过程．这与宴际热过程尚有一定 的距离。本文尝试采用热、湿迁移耦合模型来描述这～热过程．通过数值模拟和实验测试，验证所建 立混凝土构件受火灾作用摸型的正确性来分析这一热过程的变化规律． 1 混凝土构件热、湿传递模型 1 1数学物理模型 混凝土是由租、细骨料(碎石)、水泥、沙、水等构成的多7L材料．材料中含有物理吸附水、结品水 和部分液态水和水蒸汽．当材料在火灾作用下．温度迅速增加．材料内部吸附平衡受到破坏．物理吸 附水脱出变为水蒸汽。随嚣温艘州高．水泥中所岔结品水分解以及化学热过程产生．使材引内邬彤 成热、水份耦台传递的热过程．本文根据Luikov非j卜衡热力学关系式和文献[7]中有关多孔材料内 部热、水份迁移基本模型．建立混凝土在火灾高温作用下热过程模型．。 P～D)可Ⅱ P({一V(^+，，nfJr)V，}V(L 1謇二。可∞…册， ¨’ 式中州材料中含水串(如／如)；r时间(s)；f温度(()；P混凝土密度(kg／m3)；^导热系数(¨7／m (”，2／s)i zJ。村科rfz水蒸汽等温扩敬系数(”一2／f)；，，为水的汽化济热．它包岔物理吸附水脱水．结品 水热分解和液体水汽化潜热三部分(,likg)；r，水蒸汽的密度(kg／m3)。 边界条件：在混凝土火灾过程th表而存在辐身}挎热卡¨埘流坎热二种彤式一在边界上热乎衡方 Ⅷ一104 程可表示为： 一(^未+L户。fJ呐耋)j厂=^，(f。一‘)+q，。 (2) 混凝土受火灾时尉围环境温度．考虑混凝土为灰体．则 口“2P，口(，二4一r‘) f31 将(3)式代Ac2)有 rl一^r。·一。) (4) ～(^未+L—fL．耋)f h为综合换热系数 h 2／L．4-￡，d(7二：十T’．：)(T。4-1。) (5) 式中’E，综台辐射系数。 1．1 ， ￡。。Em 。空气的辐射率(￡一=1)；El材料表面的辐射翠(=08～o9)；d斯蒂芬一波耳茨曼常数(¨’／。一