表面设置钢板加固钢筋混凝土梁耐火性能试验分析.pdf
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1、消 防 安 全Maritime Safety 水上安全109基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(2022JJ50072);国家留学基金资助项目(202008430236);湖南省大学生创新创业训练计划项目(S202311535105)。第一作者简介:欧蔓丽,女,硕士,副教授,研究方向为结构工程、防灾减灾及防护工程。表面设置钢板加固钢筋混凝土梁耐火性能试验分析欧蔓丽1,2,曹伟军1,2,王 将1,史宪鹏1,陈绿梅1(1.湖南工业大学 土木工程学院,湖南 株洲 412007;2.既有工程结构安全风险智慧管控湖南省重点实验室,湖南 株洲 412007)摘要:外置钢板加固法的加固对象主要是钢筋混凝土
2、梁,该方法施工便捷且造价成本较低,能够大量节省空间且加固效果也表现良好。在本文中就探讨了高温状态下钢筋混凝土材料的性能表现,基于外置钢板加固法来展开钢筋混凝土梁的抗火性能试验,最后总结外部高温火灾作用下外置钢板加固法的技术应用可行性。关键词:外置钢板加固法;钢筋混凝土梁;抗火性能试验;高温火灾;可行性0 引言在工程项目施工中,必须对某些受弯构件进行加固,为此就需要采用到外置钢板加固法。目前该技术方法应用非常广泛,它不仅仅能够在常温状态下研究受弯构件力学性能,同时也能满足高温火灾状态中的力学性能分析,体现外置钢板加固法技术应用优势价值。1 高温火灾状态下的钢筋混凝土梁结构材料性能与力学性能概述1
3、.1 高温火灾状态下的钢筋混凝土梁结构材料的力学性能目前建筑工程项目中多采用钢筋混凝土梁,其中在高温火灾状态下专门采用外置钢板加固法。其力学性能与外置钢板加固效果息息相关,在此方法中,必须确保钢板与基层混凝土黏结牢固,以保证良好的加固效果。然而,在高温火灾条件下,钢筋混凝土梁的材料力学性能将明显变化1。1.2 高温火灾状态下的钢筋混凝土梁结构材料的材料性能众所周知,钢筋混凝土梁在高温条件下通常具有良好的力学性能,这种性能主要受含水率、骨料配合比以及矿物成分等因素的影响。为此,如果温度在100、200300、400、600 以及 800 不同温度状态下,钢筋混凝土梁结构材料的材料性能表现都是不同
4、的。就是 100 状态下而言,钢筋混凝土梁结构材料的内部水分开始蒸发,同时出现内部裂缝与空隙。在经过加载后裂缝尖端也会形成应力集中情况,混凝土本身强度也会大幅度降低;如果是在 800 状态下,钢筋混凝土梁结构材料会达到性能极限,此时材料会基本丧失抗压强度。为此,结合高温状态下的抗压强度试验活动开展非常有必要,材料的弹性模量会显著减小2。2 基于外置钢板加固法的钢筋混凝土梁抗火性能试验分析要基于外置钢板加固法来对钢筋混凝土梁结构材料展开抗火性能试验,下文结合多点来谈:2.1 测量炉温首先要测量炉温,对带有防火层的钢筋混凝土梁结构材料展开分析,展开抗火试验操作。在试验中,通常我们会在炉内均匀分布多
5、个热电偶,以确保实时测量炉温的工作得以充分实施。这涉及在不同测点测量炉温温度,计算炉温的平均值、最小值和最大值,然后根据这些数据设计和制定标准的升温曲线。消 防 安 全水上安全 2023 年 第12 期110在测量炉温过程中,需要在整个抗火性能试验过程中实时测量炉温温度值,以评估标准升温曲线的匹配程度,保证吻合度始终保持良好。如果在受火之前大约 30 min 时,则需要分析实测炉温情况来分析标准升温曲线,分析曲线波动情况。同时测量炉温也需要结合实测炉温分析标准升温曲线的上下波动情况,确保其波动幅值控制在 100 以内,因此测量炉温持续时间会相对偏短。具体来讲,要基于大部分时间段对炉温内容进行调
6、整,思考标准升温曲线变化,了解炉温与标准升温曲线之间形成良好拟合成果,提高炉温测量作业水平3。在具体的抗火性能试验过程中,也需要了解其中的短暂炉温波动情况,为标准升温曲线升温速率与升温变化情况展开分析。在这一过程中,也需要思考人工调节炉的正确应用方法,分析炉温波动变化情况。在分析钢筋混凝土梁结构材料展开分析过程中,此外,还需要确保试件上的防火保护层得到妥善配置,并处于正确的位置。通过仔细分析炉温在试验过程中的变化,以保证标准升温曲线能够与实际情况完美契合4。2.2 开展宏观试验要分析钢筋混凝土梁结构材料的试件内容,在试验之前采用端部探针与游标卡尺来实施防火保护,确保保护层厚度控制在 12 mm
7、 左右。在该过程中,也要分析原始检测数据,了解涂料厚度整体分布均匀情况,同时思考局部偏厚或者变薄等等现状问题。在分析原始检测数据,了解涂料厚度整体均匀分布基础上,也需要分析其中涂层局部过厚或者过薄现象情况,所以应当采用合格防火涂料,保证施工质量合格5。在涂料施工完毕后,则需要在一定室温条件下养护超过6 个月,确保抗火试验到位,结合试件涂料情况分析,分析室温条件下养护超过 6 个月的抗火试验情况,保证试件加载到位。具体来讲,宏观试验主要围绕高温试验现象与试验结果展开分析,主要结合试件内容来调整轻微开裂情况。如果其受火时间控制在 5 min 左右,则需要结合试件试验现象内容展开分析,了解涂料表面颜
8、色从灰色逐渐转为深色情况。如果受火时间超过 120 min,在梁的侧跨中位置需要对防火保护涂料进行调整,分析其在高温条件下的开裂、起鼓和局部脱落情况,了解脱落量变小情况,分析试验炉冷却情况,将其控制在 17 h 范围内6。2.3 分析温度变化情况要分析钢筋混凝土梁结构材料的温度变化情况,做好测量工作,了解带防火保护层的试件变化情况,测量并提出电偶实测温度与时间变化曲线。通过上述各截面的热电偶实测温度-时间曲线,可以明确各试件和各截面的升温特性以及温度场分布特性呈现出相似的趋势。为了深入研究试件性能,必须综合考虑防火保护层的分析。分析不同阶段的钢筋混凝土梁结构变化情况。首先是初始阶段,要保证受火
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