火災试验及爆裂论文综述.docVIP

混凝土火灾试验方法及爆裂预测模型相关论文的综述 前言 在对国内外相关文献的阅读和整理的基础上，本文对整个混凝土火灾实验的发展历程进行概括，同时也对未来混凝土火灾实验的倾向和前景进行展望。这里主要通过对混凝土（特别是高性能混凝土）火灾实验的典型方法和试验装置，以及混凝土的火灾重要特性-爆裂现象进行分析来展开本文。 发展历程 早期的混凝土火灾研究主要通过试验实测，即通过在构件中预埋热电偶，积累大量数据绘制成相应的表格供查找参考，此图解法精度较低，国外曾在早期采用过。随着分析手段的改进和混凝土热传导性能等基础研究的深入，已逐渐转为理论分析计算为主。所以早期的研究工作主要针对于试验装置的设计和相关试验参数的实际测量，但由于混凝土材料各参数之间的耦合关系和试验装置的限制，只能在一定程度上显示出混凝土受火后的性能变化，不能够完全定量的指示混凝土受火前后的性能变化。但目前要想取得混凝土火灾中的重要信息，试验仍然是最好的办法，而且它还能够对理论的定量计算起到一定的辅助指引作用。 火灾试验方法 混凝土火灾试验的种类繁多，针对不同的结构和构件一般分为一维问题（墙、板）和三维（柱、梁）问题，还有单面受热和多面受热等多种分类方法。火灾试验的主要目的就是要实际测得混凝土在受热过程中以及受热后其主要影响混凝土材料力学性能的参数值变化，包括渗透率、孔隙率、含水量、孔隙水压力、相对湿度、温度等等，还有升温速率、试件尺寸等外部条件对试验结果的影响。根据对实测数据的理论分析，进一步完善试验装置和方法，减少试验中数据测量的误差，以更好的模拟实际火灾中混凝土的受力情况，还将是下一步努力的方向。 火灾实验的最终目的就是要对建筑物构件的失效进行预测，而失效是伴随着混凝土性能的退化产生的。急剧的退化过程—爆裂现象，是混凝土受火不稳定性的突出体现。它会导致结构构件局部或整体的突然失效，造成严重的后果。所以建立能够预测混凝土火灾爆裂的理论体系也是火灾试验设计中应该考虑的重点。虽然目前认为造成混凝土爆裂的因素有很多，而且各因素之间也相互影响，但孔隙水压力理论仍然是最主要的观点，所以试验测量也主要是针对孔隙水压力和温度等主要影响参数进行的。在试验进行前对能够对这些主要因素产生影响的其他材料特性参数（如含水率、水灰比、饱和度、孔隙率等）进行精确地测量是十分必要的。试验中也要尽量避免出现因试验装置的设计或安装等原因造成的较大的测量误差。 2.1材料和方法 下面就以探讨混凝土抗拉强度和孔隙率关系的试验为例，简要阐述一下火灾实验的一般流程与方法。 这项研究用到了以下材料：符合BS12:1991的普通硅酸盐水泥，河沙，最大粒径为20mm和10mm的碎花岗岩，符合BS5075 Part 3:1985的超塑化剂，硅粉、粉煤灰、钢纤维和聚丙烯纤维。钢纤维的纵长和纵横比分别是25mm和60，聚丙烯纤维的是19mm和360。在这项研究里的NC和HPC的设计配合比列于表1。 做抗压强度实验的试块尺寸是100mm×100mm×100mm，试块浇筑完后24小时脱模，然后放在水箱内养护。经过28天的养护，将达到饱和的试块放入电热炉，然后以5℃到7℃的速率加热。当达到800℃后，保持这个最高温度1个小时，然后自然冷却到室温25℃。因为孔隙计限制了样本的尺寸，所以做微观结构实验的样本是从做过残余强度实验的试块中分离出来的，这些样本不包含粗集料。 做混凝土孔隙结构实验的样本在加热之前和加热之后都用压汞仪做了孔隙结构实验。压汞仪的最大压力是207 Mpa，孔径测量范围0.006－360 um。接触角是140°，水银表面张力是485.0 dyn/cm （dyn是力学单位，是10的负5次方N）。在压汞实验之前，对样本要以大约105℃加热干燥。 试验材料的准备工作要根据要进行实验的目的和相关规范标准来进行。一般试件的制作标准和流程都比较成熟，而试验中采取的加热速率和冷却方法却会随试验的不同而不同。结构在遭受火灾时火场温度的发展过程对结构性能的影响至关重要,因此必须首先建立火场升温曲线模型。目前的升温模型主要有三类:国际标准升温曲线(如ISO834) 、由标准升温曲线改进的等效曝火时间模型和由完全发展的室内自然火灾时空气温度的时间-温度曲线决定的模型,其中,第一种模型为大多数研究者所采用。此外,考虑到模型与实际火灾情况的差异,为简化计算,有研究者还根据实际建立了自己的模型。 2.2试验装置 试验装置的设计应综合考虑试验目的、试件尺寸、受火类型、仪器架设等多方面的因素，这样才能尽量以较小的误差取得第一手的数据资料。但基本上所有的试验装置都有一定的缺陷，所以对试验装置的改进仍然是目前亟待解决问题。 下面以高温下混凝土温度、孔隙水压力以及质量的变化预测剥落风险的实验为例，介绍一下典型的单面受热型试件测