混凝土化学植筋试件耐火极限试验_刘长青
高温下植筋黏结—滑移性能试验研究
Ｗ Ｎ ｏｇ ｎ Ａ ＧＫ ｎ ａ ｆ
（ ． ｏｔ ｏ ｔｒｔ ｅｅｒｈ Ｓａｉｎ Ｍｅｈ ｎｃ ， ｎｊ Ｕｎｖ ｒｉ ， １ Ｐ ｓ ｃｏａｅ Ｒ ｓａｃ ｔｔ ｃａ ｉｓ Ｔｏ ｇｉ ｉｅｓ ｙ Ｄ ｏ ｔ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｐ ｓ － ｓ ａｌ ｄ ｒ ｂ ｒ ｈ ｇ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ； ｂ ｎ — ｒｓ ｏ ｔｉ ｔ ｌ ｅ ａ ； ｉｈ ｔ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ ｅ ｏ ｄ
ｓ ｉ ；ｕ ｔ ｔ ｔｅ ｇ ｌ ｐ ｌｉ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｍａ ｈ
关键词 ： 植筋 ；高温 ； 黏结一滑移 ； 限强度 极
第３ ８卷第 ｌ １期
２１ ０ ０年 ｌ １月
同 济 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自
Ｊ Ｉ Ａ ， ＦＴ Ｎ Ｊ 【 Ｉ Ｅ Ｉ Ｙ Ｎ ｍＡ ． Ｃ Ｅ Ｃ ） Ｏ 瓜Ｎ ＩＯ Ｏ Ｇ Ｉ Ｊ Ｖ Ｉ Ｔ （ Ａ Ｎ ＩＳ Ｉ Ｎ Ｅ
Ｖ０ ． ８ Ｎｏ． １ １３ １
中图分类号 ： Ｕ ３ ７ ３ Ｔ ８ Ｔ １ ． ； Ｕ ５ 文献标 识码 ： Ａ
化 学植筋 技术 以其 特有 的优势 在 混凝 土 结 构加 固改造 工 程 中 占据 重要 的地 位 ， 锚 固性 能 国 内外 其 都有 不少 试验 和理 论 研究 ［ ． 而 在 实 际应 用 中 ， １ 然 ］ 会 由于火 灾 等 原 因使 植 筋 构 件 处 于 高温 下 工 作 ． 因 此进 行 高 温 下 植 筋性 能研 究 很 有 必要 ． 国外 一 些 植 筋胶 生 产 企 业 已经进 行 了这 方 面 的试 验 研 究 ， 得 并
建筑构件的耐火试验
200×200
1.40h
300×300
3.00h
370×370
5.00h
2、钢柱的耐火极限：0.25h
2011.3
35
三、梁的耐火极限
▪ 1、钢砼梁的耐火极限：主要取决于主筋保 护层的厚度。 如非预应力钢砼简支梁：
保护层厚度 10 20 25 30 （mm）
耐火极限（h） 1.20 1.75 2.00 2.30
2011.3
10
▪ （四）构件的约束及边界条件
▪ 反映构件实际使用中的情况
▪ （五）受火条件
▪ 墙壁、隔板、门窗——一面受火
▪ 楼板、屋面板、吊顶——下面受火
▪ 横梁——两侧和底面共三面受火
▪ 柱子——所有垂直面受火
▪ （六）试件要求
▪ 1、结构：试件的制作与安装应反映构件在实际中的使用情况
▪ 2、尺寸：应与实际尺寸相同，当构件尺寸＞试验炉所容纳尺
▪ 建筑构件耐火极限的三个判定条件，实际应用时 要具体问题具体分析：
▪ （1）分隔构件（隔墙、吊顶、门窗）：失去完整性或绝 热性；
▪ （2）承重构件（梁、柱、屋架）：失去稳定性； ▪ （3）承重分隔构件（承重墙、楼板）：失去稳定性或完
整性或绝热性。
2011.3
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▪ 影响耐火极限的因素
（1）材料的燃烧性能。材料的燃烧性能好，构件耐 火极限就低。
▪ 板条抹灰：0.25h ▪ 纸面石膏板：0.25h ▪ 钢丝网抹灰：0.25h ▪ 双层石膏板：0.30h ▪ 钢吊顶搁栅——石棉板：0.85h
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六、屋顶承重构件——屋架
▪ 无保护钢屋架的耐火极限为0 .25h； ▪ 钢砼屋架的耐火极限主要取决于保护层厚
混凝土长期性耐久性
第六章混凝土力学性能和长期、耐久性能试验一、了解1、普通混凝土的定义及建筑工程常用的其他性能混凝土的分类；2、环境（水、大气）对混凝土结构的侵蚀；3、静力受压弹性模量、动弹模、收缩、碳化等试验用仪器设备性能和试验方法原理；4、考核参数所涉及的仪器设备的技术要求。
二、熟悉1、普通混凝土的抗压强度、抗折强度、抗渗性、抗冻性、劈裂抗拉、收缩及弹性模量等物理力学性能的试验方法原理；2、压力机、万能试验机的精度、量程选择和抗渗仪、抗冻仪等仪器设备的使用注意事项；三、掌握1、强度等级与标准立方体抗压强度的关系；2、混凝土立方体抗压强度试验步骤；3、混凝土抗折强度试验步骤；4、混凝土抗渗试验步骤。
5、混凝土抗冻试验步骤。
6、混凝土劈裂抗拉试验步骤。
7、混凝土收缩试验步骤。
8、混凝土弹性模量试验步骤。
一、概念普通混凝土的主要物理力学性能包括抗压强度、抗拉强度、抗折强度、握裹强度、疲劳强度、静力受压弹性模量、收缩、徐变等性能。
普通混凝土的长期性能、耐久性能是指除了具有足够的强度能够承受外力外，还应具有承受周围使用环境介质侵袭破坏的能力，如抗冻性能、抗渗性能和耐化学腐蚀性能等，这种综合能力称为长期性和耐久性。
二、检测依据《混凝土结构施工质量验收规范》（GB50204—2002）；《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107—2009）；《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081—2002）；《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GB/T 50082—2009）;三、制作与养护1、普通试件制作与养护1）．普通混凝土的物理力学性能和长期性能、耐久性能试验用试件，除抗渗、疲劳试验外均以三块为一组。
每组试验的试件及其相应的所用的拌合物，应根据不同要求从同一盘搅拌或同一车运送的混凝土中取出，或在试验室用机械或人工单独拌制。
用以检验现浇混凝土工程或预制构件质量的试件分组及取样原则，应按现行GB 50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》及其他有关规定执行。
高强钢管混凝土的耐火极限
收稿日期:20220929基金项目:国家自然科学基金资助项目(52078306,12102269);沈阳市科学技术计划资助项目(21-108-9-21);国家外国专家资助项目(G 2022007004L )㊂作者简介:刘 晓(1974),女,辽宁沈阳人,教授,博士生导师㊂第35卷第3期2023年 6月沈阳大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f S h e n y a n g U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e )V o l .35,N o .3J u n.2023文章编号:2095-5456(2023)03-0254-07高强钢管混凝土的耐火极限刘 晓1a ,1b ,贺海阳1a ,杨 佳1a ,1b ,回彦川1a ,2,王 杰1a(1.沈阳大学a .建筑工程学院,b .沈阳市民用建筑智慧防灾减灾重点实验室,辽宁沈阳110044;2.武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉 430072)摘 要:为了研究均匀受火条件下高强钢管混凝土的耐火极限,选择了合适的材料本构关系,利用A B A Q U S 有限元软件建立了对应的温度场和耐火分析模型,分析了混凝土强度㊁钢材屈服强度㊁载荷比和外钢管壁厚对耐火性能的影响㊂结果表明:载荷比和混凝土强度是影响高强钢管混凝土耐火极限的主要参数;在同一载荷比的情况下,高强钢管混凝土的耐火极限随着外钢管屈服强度的增加而降低,随着混凝土强度的增加而升高,随着外钢管壁厚的增加而减小;相同载荷条件下,高强钢管混凝土的耐火极限明显高于普通钢管混凝土㊂关 键 词:耐火极限;载荷比;高强钢管混凝土;有限元分析;温度场中图分类号:T U 398+.9 文献标志码:AF i r eR e s i s t a n c eL i m i t so fH i g hS t r e n gt h C o n c r e t e -F i l l e dS t e e l T u b eL I U X i a o 1a ,1b ,H E H a i y a n g 1a ,YA N G J i a 1a ,1b ,HU I Y a n c h u a n 1a ,2,WA N GJ i e1a(1.a .S c h o o lo fC i v i lE n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e ,b .S h e n y a n g K e y L a b o r a t o r y o fI n t e l l i ge n tD i s a s t e r P r e v e n t i o na n d M i t i g a t i o nf o rC i v i lB u i l d i ng s ,Sh e n y a n g U ni v e r s i t y ,S h e n y a n g 110044,C h i n a ;2.S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n dA r c h i t e c t u r e ,W u h a nU n i v e r s i t y,W u h a n430072,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o s t u d y t h e f i r e r e s i s t a n c e l i m i t o f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e -f i l l e d s t e e l t u b e u n d e r u n i f o r mf i r e c o n d i t i o n ,t h e a p p r o pr i a t em a t e r i a l c o n s t i t u t i v e r e l a t i o nw a s s e l e c t e d ,a n d t h e c o r r e s p o n d i n g t e m p e r a t u r e f i e l da n df i r er e s i s t a n c ea n a l y s i s m o d e lw e r ee s t a b l i s h e db y u s i n g A B A Q U Sf i n i t ee l e m e n ts o f t w a r e .T h ei n f l u e n c e so fc o n c r e t es t r e n gt h ,s t e e l y i e l d s t r e n g t h ,l o a d r a t i o a n d o u t e r s t e e l t u b ew a l l t h i c k n e s s o n f i r e r e s i s t a n c ew e r e a n a l y z e d .T h e r e s u l t s s h o wt h a t l o a d r a t i o a n d c o n c r e t e s t r e n g t h a r e t h em a i n p a r a m e t e r s t h a t a f f e c t t h e f i r e r e s i s t a n c eo f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e -f i l l e d s t e e lt u b e .U n d e rt h e s a m el o a d r a t i o ,t h e r e f r a c t o r y l i m i t o f h i g h -s t r e n g t hc o n c r e t e -f i l l e ds t e e l t u b ed e c r e a s e sw i t ht h e i n c r e a s eo f t h e y i e l d s t r e n g t ho f t h eo u t e r s t e e l t u b e ,i n c r e a s e sw i t ht h e i n c r e a s eo f t h ec o n c r e t es t r e n gt h ,a n dd e c r e a s e sw i t h t h e i n c r e a s e o f t h ew a l l t h i c k n e s s o f t h e o u t e r s t e e l t u b e .U n d e r t h e s a m e l o a d c o n d i t i o n s ,t h ef i r er e s i s t a n c eo fh i g hs t r e n g t hc o n c r e t ef i l l e ds t e e l t u b e i so b v i o u s l yh i g h e r t h a n t h a t o f o r d i n a r y co n c r e t e f i l l e d s t e e l t u b e .K e y wo r d s :f i r e r e s i s t a n c e l i m i t ;l o a d r a t i o ;h i g h s t r e n g t h s t e e l p i p e c o n c r e t e ;f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s ;t e m pe r a t u r ef i e l d Copyright ©博看网. All Rights Reserved.高强钢一般指屈服强度超过460M P a 的钢材,在钢管混凝土的基础上改变钢材强度就成了高强钢管混凝土㊂钢管混凝土(c o n c r e t e -f i l l e d s t e e l t u b e ,C F S T )构件是指在钢管中填充混凝土而形成的组合构件㊂按截面形式的不同可以分为矩形截面㊁圆形截面和多边形截面钢管混凝士结构,其中圆形截面和矩形截面钢管混凝士结构应用较为广泛[1]㊂火灾下,钢材的材料性质会随着表面温度的不断升高而逐渐劣化,而核心混凝土一方面可以吸收来自外钢管的热量使其升温滞后,另一方面可以承担外钢管卸载下来的载荷㊂当钢管混凝土柱承受的载荷相同时,采用高强钢管比采用普通钢管更能提高耐火极限㊂国内外的专家学者对钢管混凝土均匀受火的耐火极限进行了一系列的研究:李坤等[2]对影响钢管混凝土柱耐火极限的各项参数进行了分析;侯景军[3]建立了轴心受压钢管混凝土柱有限元模型,并分析了柱的长度㊁钢材屈服强度㊁柱截面尺寸等参数对构件耐火极限的影响;宋天诣等[4]对不同组合结构的耐火极限研究成果进行了归纳,并进行了深层次的研究和展望;王志滨等[5]研究了异形钢管混凝土柱的耐火极限,同时分析了截面形状㊁保护层厚度和保护层种类等参数对耐火极限的影响㊂本文利用A B A Q U S 有限元软件对高强钢管混凝土的耐火极限进行模拟,分析混凝土强度㊁钢材屈服强度㊁载荷比和外钢管壁厚等对火灾下高强钢管混凝土耐火性能的影响㊂1 有限元模型建立采用相继热力耦合的方法,运用A B A Q U S 软件建立高强钢管混凝土构件的有限元分析模型㊂先对钢管和核心混凝土选择合适的热工参数,建立正确的温度场模型,再选择高温下钢材和混凝土的本构关系,最后将温度场得到的节点温度导入到力场模型的预定义场中进行耐火极限的计算㊂1.1 温度场建立本文致力于研究火灾下高强钢管混凝土的耐火极限,首先需要建立温度场模型,通过比对国内外学者关于温度场的研究,最终选择L i e 等[6]提出的温度场热工模型来建立温度场㊂火灾模型选取I S O -834标准升温曲线㊂建模时核心混凝土和盖板采用实体单元,外钢管采用壳体单元,壳体厚度用9个辛普森积分点提高计算的准确性㊂高强钢管混凝土柱网格划分如图1(b )~图1(d)所示,分析步设为热传递,钢管外表面考虑热对流和热辐射,参考欧洲规范的建议,受火面对流换热系数为25W ㊃(m 2㊃k )-1;综合辐射系数为0.5;玻尔兹曼常数为5.67ˑ10-8W ㊃(m 2㊃k 4)-1;钢管与混凝土之间采用绑定约束,钢管与端板采用壳与实体单元接触[7]㊂钢管采用4节点壳单元,混凝土和盖板采用8节点实体单元㊂在预定义场中(b)构件网格(a)温度场分析边界条件(c )盖板网格(d)混凝土网格图1 热辐射和热对流的布置以及网格划分F i g .1 A r r a n g e m e n t a n dm e s h i n g of t h e r m a l r a d i a t i o na n d t h e r m a l c o n v e c t i o n 552第3期 刘 晓等:高强钢管混凝土的耐火极限Copyright ©博看网. All Rights Reserved.整个模型选择初始温度为20ħ,温度场中热辐射和热对流的布置参考图1(a)㊂1.2 应力场建立应力场模型可以先把温度场复制后进行修改,这里面的核心步骤是把温度场输出的文件导入预定义场中㊂温度场的分析步时间要和应力场一致,保证整个受火阶段的温度都要导入,最后通过加载点的位移来计算它的耐火极限㊂在建立应力场模型时可以参考文献[8]的设置,即外钢管和混凝土的相互作用由法线方向的硬接触和切线方向的库伦摩擦模型构成,其中摩擦系数取为0.6较合适㊂划分网格要和温度场模型保持一致,所有的部件单元类型设置为3维应力㊂图2 钢材的应力应变关系曲线F i g .2 S t r e s s -s t r a i n r e l a t i o n s h i p cu r v e s o f s t e e l 为了让计算更符合工程实际,选择合适的应力应变本构关系模型显得尤为重要㊂高强钢管混凝土柱在火灾下的耐火极限计算主要经历常温和升温2个阶段,下面是2个阶段的本构模型㊂1)常温阶段㊂常温阶段的钢材本构可以参考韩林海[9]提出的双折线模型㊂由于高强钢材在常温阶段无明显屈服平台,因此采用如图2的应力应变关系保证此模型具有较好的计算精度㊂核心混凝土在常温阶段采用韩林海[9]提出的约束混凝土的应力应变模型(20ħ),而钢管与混凝土之间的相互作用关系可以通过约束效应系数来考虑㊂2)升温阶段㊂在这一阶段,文献[10]中高温下的钢材应力应变模型效果更为明显,能够顺利模拟出钢材在火灾下的力学性能㊂其中钢材的泊松比基本不随温度变化,其值为0.3㊂升温阶段下的核心混凝土本构模型参考韩林海[9]提出的约束混凝土应力应变模型㊂2 模型验证利用A B A Q U S 对于文献[1112]中的试件进行模拟,建立相应的温度场和耐火极限模型,分别验证模型的正确性㊂试件主要参数如表1,其中:B o 为外钢管的直径;t o 为外钢管的壁厚;L 为柱高;f y o 为钢材的屈服强度;f c u 为混凝土立方体抗压强度;N 为施加在试验构件上的固定载荷;n 为载荷比;t r 为耐火极限试验值;t 为通过有限元模拟计算得到的耐火极限值㊂表1 试件参数T a b l e1 T h e p a r a m e t e r s o f t h es pe c i m e n 数据来源试件编号B ommt ommLmmf yo M P a f c uM P aNk Nn t rm i ntm i n t /t r 文献[11]文献[12]C 09186.36.35381035028.61500.1380.0831.04S Q 01152.46.35381035043.53760.2666.0560.85S 7400.013.33400046050.026510.30153.31601.04S 10400.013.33400069030.059380.5031.5351.10对表1试件C 09和S Q 01分别进行温度场分析,图3是高强钢管混凝土柱截面形状的测点,图3(a)中测点1是钢管外表面,测点4是混凝土内部中心点,测点2和测点3均匀分布在测点1和测点4之间㊂图3(b )中5个测点将钢管外表面到中心点的距离均匀分成4份㊂图4为温度场试验测点㊁曲线与建模计算对比,由图4可见,用A B A Q U S 模拟得到的温度测点时间曲线与试验测得的温度测点时间曲线比较接近,所以可以用A B A Q U S 来模拟试件的温度场㊂对表1中4个试件进行耐火极限建模分析计算,图5所示为钢管混凝土柱耐火极限实测结果与模拟结果的对比情况,从中可以看出4个试件都比较吻合,C 09前期的膨胀较大,曲线开始下降的时间也比较晚,但是整体来看大体趋势较为相似㊂S 7和S 10前期膨胀得早,后期曲线下降得也早㊂模拟得到的耐火极限与试验值二者比值的平均值为1.01,均方差为0.01,可见二者总体上相差不大,所以可以用A B A Q U S 来模拟试件的耐火极限㊂652沈阳大学学报(自然科学版) 第35卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.(a )C 09(b )S Q 01图3 高强钢管混凝土柱截面形状的测点F i g .3 P o i n tm e a s u r e m e n t o f t h ec r o s s -s e c t i o n a l s h a p eo f h i g h -s t r e n g t h s t e e l p i pec o n c r e t ec o l u mn (a )C 09(b )S Q 01图4 温度场试验测点曲线与建模计算对比F i g .4 C o m p a r i s o no f t h e t e m p e r a t u r e f i e l d t e s t p o i n t c u r v ew i t h t h em o d e l i n g ca l c u l a t i on (a )C 09(b )S Q 01(c )S 7(d )S 10图5 试件轴向变形时间曲线的比较F i g .5 C o m p a r i s o no f a x i a l d e f o r m a t i o n -t i m ec u r v e s o f s pe c i m e n s 752第3期 刘 晓等:高强钢管混凝土的耐火极限Copyright ©博看网. All Rights Reserved.3 温度场分析以1根柱长为1m 的圆形钢管混凝土柱为例进行温度场分析,钢材屈服强度为460M P a,核心混凝土抗压强度为30M P a ㊂外钢管直径为200mm ,壁厚为3mm ,升温时间是180m i n ㊂对构件进行截面温度分析,其中测点1是钢管外表面,测点3是内部混凝土中心的点,测点2在测点1和测点3中间㊂根据图6可知钢管混凝土前期温度升高较快,后期温度升高逐渐变慢㊂从位置来看,测点1温度高于测点2,测点2温度又高于测点3,可见测点温度随着距离钢管外表面的加大而降低㊂图7为混凝土截面温度场分布趋势,由图7可知,从混凝土外侧到中间点温度先均匀降低后下降速度逐渐变慢,混凝土最高温度1088ħ㊁最低温度612ħ㊂温度从外到内逐渐降低,一方面是因为混凝土吸热,另一方面也受到混凝土中水蒸气的影响㊂图6 柱截面不同测点的受火时间温度曲线F i g .6 F i r e t i m e -t e m pe r a t u r ec u r v eof d i f f e r e n tm e a s u r e m e n t p o i n t s i n t h es e c t i o no f t h ec o l u m n 图7 混凝土截面温度场分布趋势F i g .7 T h ed i s t r i b u t i o n t r e n do f t h e t e m pe r a t u r ef i e l do f t h ec o n c r e t es e c t i o n i n t h ec o l u m n4 参数分析火灾下均匀受火的高强钢管混凝土柱的耐火极限受钢材屈服强度f y ㊁混凝土抗压强度f c u ㊁载荷比n ㊁外钢管壁厚t o 等参数的影响㊂有限元模型参数如表2所示㊂表2 有限元模型参数T a b l e2 F i n i t ee l e m e n tm o d e l pa r a m e t e r s 截面形式组别模型编号D o /mm L /m f c u /M P a f y /M P a t o/mm N /k N nt /m in G 1G 2G 3G 4G 5G 6G 7C -1200130460320600.356C -2200130460320600.446C -3200130460320600.534C -4200140460321940.370C -5200140460321940.458C -6200140460321940.543C -7200150460323350.394C -8200150460323350.475C -9200150460323350.553C -10200140590325500.363C -11200140590325500.452C -12200140590325500.539C -13200140690327940.357C -14200140690327940.445C -15200140690327940.531C -16200140460531950.348C -17200140460531950.433C -18200140460531950.518C -19200140460844420.345C -20200140460844420.427C -21200140460844420.516852沈阳大学学报(自然科学版) 第35卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.4.1 混凝土抗压强度图8 不同混凝土抗压强度对耐火极限的影响F i g .8 T h ee f f e c t o f d i f f e r e n t c o n c r e t ec o m pr e s s i v e s t r e n gt h s o n f i r e r e s i s t a n c e l i m i t s 对G 1㊁G 2㊁G 3等3组模型进行对比分析,来研究不同混凝土抗压强度对耐火极限的影响㊂不同混凝土抗压强度对耐火极限的影响如图8所示㊂当载荷比为0.3时,从30M P a到40M P a 再到50M P a 耐火极限分别增加25%和34%;当载荷比为0.4时,耐火极限分别提高26.1%和29.3%;当载荷比为0.5时,耐火极限分别提高26.4%和23.2%㊂研究发现,当其他参数不变而仅改变混凝土强度时,耐火极限数值呈递增趋势,即随混凝土抗压强度的不断增加而增加㊂一方面,核心混凝土强度变化也会影响极限承载力数值,即随核心混凝土强度的提高,常温下构件的极限承载力数值分别增加了6.5%和6.4%,可见核心混凝土强度的提高对常温极限承载力贡献极小;另一方面,随着核心混凝土强度的提高,构件可以承受更多钢管卸载的载荷㊂因此,通过提高核心混凝土的抗压强度也可以提高耐火极限,并且效果比较明显㊂4.2 钢材屈服强度图9 不同钢材屈服强度对耐火极限的影响F i g .9 T h ee f f e c t o f t h e y i e l d s t r e n gt ho f d i f f e r e n t s t e e l s o n t h e l i m i t o f f i r e r e s i s t a n c e图10 不同载荷比对耐火极限的影响F i g.10 T h ee f f e c t o f d i f f e r e n t l o a d r a t i o s o n t h e l i m i t s o f f i r e r e s i s t a n c e对G 2㊁G 4㊁G 5等3组模型进行对比分析,来研究钢材屈服强度对耐火极限的影响㊂不同钢材屈服强度对耐火极限的影响曲线如图9所示㊂研究发现当只改变钢材的屈服强度而保持其他参数不变时,耐火极限数值呈降低趋势,即随钢材的屈服强度的升高而降低㊂屈服强度数值从460M P a 升至590M P a 和690M P a 时:当载荷比为0.3时,耐火极限分别下降了9.5%和10%;当载荷比为0.4时,耐火极限分别下降10.3%㊁13.5%;当载荷比为0.5时,耐火极限分别下降9.3%㊁20.5%㊂分析发现,随着钢材屈服强度的增加,高强钢管混凝土的极限承载力分别增加了16.2%和9.5%㊂可以看出,钢材屈服强度对常温下试件的极限承载力有很大影响㊂在相同载荷比的火灾情况下试件会受到更大的载荷,钢材屈服强度的增加变相增加了作用在核心混凝土上的载荷㊂所以钢材屈服强度与耐火极限成反比,增加钢材屈服强度反而会降低耐火极限,并且随着钢材屈服强度的提高耐火极限的下降趋势会逐渐变大㊂4.3 载荷比载荷比是火灾下高强钢管混凝土柱受到的恒定载荷与常温下受到的极限承载力的比值㊂对G 1㊁G 2㊁G 3等3组高强钢管混凝土模型进行对比分析,不同载荷比对耐火极限的影响如图10所示㊂当混凝土抗压强度为30M P a ,载荷比从0.3到0.4再到0.5时耐火极限分别下降17.8%㊁26.0%;当混凝土抗压强度为40M P a 时,载荷比从0.3到0.4再到0.5时耐火极限952第3期 刘 晓等:高强钢管混凝土的耐火极限Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图11 不同外钢管壁厚下的耐火极限F i g.11 T h e l i m i t o f f i r e r e s i s t a n c eu n d e r d i f f e r e n t o u t e r s t e e l p i pew a l l t h i c k n e s s e s 分别下降17.1%㊁25.5%;当混凝土抗压强度为50M P a 时,载荷比从0.3到0.4再到0.5时耐火极限分别下降20.2%㊁29.3%㊂研究发现,耐火极限随载荷比的增加而降低,因为随着载荷比的增大,作用在受火构件上的载荷也增加,构件达到耐火极限所需的时间减少㊂4.4 外钢管壁厚对G 2㊁G 6㊁G 7等3组高强钢管混凝土模型进行分析,外钢管壁厚选用3mm ㊁5mm ㊁8mm 等3种,不同外钢管壁厚对耐火极限的影响曲线如图11所示㊂外钢管壁厚从3mm 到5mm 再到8mm 时:当载荷比为0.3时,耐火极限分别下降31.4%㊁6.3%;当载荷比为0.4时,耐火极限分别下降41.3%㊁62.5%;当载荷比为0.5时,耐火极限分别下降58.1%㊁11.1%㊂5 结 论建立了高强钢管混凝土耐火极限有限元模型,对比试验结果验证了该模型的正确性㊂得到结论如下:1)耐火极限数值会随核心混凝土抗压强度的不断增大而增大㊂核心混凝土抗压强度的增加对常温下试件的极限承载力影响不大,但对耐火极限有显著影响;2)耐火极限与钢材屈服强度成反比,增加钢材屈服强度反而会降低耐火极限;3)耐火性能随载荷比的增大而大幅度降低,由此表明载荷比是影响高强钢管混凝土柱耐火性能的主要参数;4)在同一载荷下,高强钢管混凝土在耐火极限方面要优于普通钢管混凝土㊂参考文献:[1]姜迎春,寇智勇,贾艳东,等.钢管混凝土结构的发展㊁研究及应用[J ].辽宁工学院学报,2004,24(2):6265.J I A N G YC ,K O UZY ,J I A Y D ,e t a l .D e v e l o p m e n t ,r e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o no f c o n c r e t e -f i l l e d s t e e l t u b e s s t r u c t u r e [J ].J o u r n a l o fL i a o n i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y ,2004,24(2):6265.[2]李坤,刘利先.火灾下钢管混凝土柱的耐火极限有限元分析[J ].工业安全与环保,2022,48(2):15.L IK ,L I U LX.F i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o f f i r e r e s i s t a n c e l i m i t o f c o n c r e t e -f i l l e d s t e e l t u b e c o l u m n s u n d e r f i r e [J ].I n d u s t r i a l S a f e t y a n dE n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n ,2022,48(2):15.[3]侯景军.钢管混凝土轴心受压柱耐火极限分析[J ].河南建材,2008(6):5355.H O U JJ .A n a l y s i so ff i r er e s i s t a n c eo fc o n c r e t e -f i l l e ds t e e lt u b u l a rc o l u m n su n d e ra x i a lc o m p r e s s i o n [J ].H e n a n B u i l d i n g M a t e r i a l s ,2008(6):5355.[4]宋天诣,韩林海.组合结构耐火性能研究的部分新进展[J ].工程力学,2008,25(S 2):230253.S O N G T Y ,H A N L H.S o m en e w d e v e l o p m e n t so ft h ef i r e p e r f o r m a n c er e s e a r c ho nc o m p o s i t es t r u c t u r e s [J ].E n g i n e e r i n gM e c h a n i c s ,2008,25(S 2):230253.[5]王志滨,张健斌,林志平,等.异形钢管混凝土柱的耐火性能研究[J ].建筑钢结构进展,2021,23(6):5460.WA N GZB ,Z H A N GJ B ,L I NZP ,e t a l .As t u d y o n t h e f i r e r e s i s t a n c e o f s p e c i a l -s h a p e d c o n c r e t e -f i l l e d s t e e l t u b u l a r c o l u m n s [J ].P r o g r e s s i nS t e e l B u i l d i n g St r u c t u r e s ,2021,23(6):5460.[6]L I E T T ,S T R I N G E R D C .C a l c u l a t i o n o ft h ef i r er e s i s t a n c eo fs t e e lh o l l o w s t r u c t u r a ls e c t i o n c o l u m n sf i l l e d w i t h p l a i nc o n c r e t e [J ].C a n ad i a n J o u r n a l o fC i v i l E n g i ne e r i n g ,1994,21(3):382385.[7]戴戌,毛小勇.轴压矩形钢管再生混凝土抗火性能研究[J ].苏州科技大学学报(工程技术版),2020,33(1):913.D A IX ,MA O X Y.R e s e a r c ho nf i r er e s i s t a n c e p e r f o r m a n c eo f r e g e n e r a t e dr e c yc l e dc o n c r e t e f i l l e ds t e e l t u b u l a r c o l u m n su nde r a x i a l c o m p r e s s i o n [J ].J o u r n a lo fS u z h o u U n i v e r s i t y o fS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y (E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y ),2020,33(1):913.[8]王晓初,谷萌,刘晓.高温后高强方钢管混凝土短柱轴压机制[J ].沈阳大学学报(自然科学版),2022,34(1):5056.WA N G XC ,G U M ,L I UX.A x i a l c o m p r e s s i o nm e c h a n i s mo f c o n c r e t e f i l l e d h i g h s t r e n g t h s qu a r e s t e e l t u b u l a r s h o r t c o l u m n s a f t e r h i g h t e m p e r a t u r e [J ].J o u r n a l o f S h e n y a n g U n i v e r s i t y (Na t u r a l S c i e n c e ),2022,34(1):5056.[9]韩林海.钢管混凝土结构:理论与实践[M ].2版.北京:科学出版社,2007.H A N H L .S t e e l p i p e c o n c r e t e s t r u c t u r e :t h e o r y a n d p r a c t i c e [M ].2n de d .B e i j i n g:S c i e n c eP r e s s ,2007.[10]L I ET T.F i r e r e s i s t a n c e o f c i r c u l a r s t e e l c o l u m n s f i l l e dw i t hb a r -r e i n f o r c e d c o n c r e t e [J ].J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g ,1994,120(5):14891509.[11]于敬海,赵思玉,闫明婷,等.方钢管混凝土组合柱抗火性能分析[J ].工业建筑,2020,50(5):145150.Y U JH ,Z H A O S Y ,Y A N M T ,e ta l .F i r er e s i s t a n c ea n a l y s i so fc o n c r e t e -f i l l e ds q u a r es t e e l t u b u l a rc o l u m n s [J ].I n d u s t r i a l C o n s t r u c t i o n ,2020,50(5):145150.[12]张哲,王柯,张猛.高强钢管混凝土柱的抗火性能研究[J ].建筑钢结构进展,2018,20(4):8596.Z HA N GZ ,WA N G K ,Z HA N G M.F i r er e s i s t a n c eo f c o n c r e t e -f i l l e dh i g hs t r e n g t hs t e e l t u b u l a rc o l u m n s [J ].P r o g r e s s i nS t e e l B u i l d i n g St r u c t u r e s ,2018,20(4):8596.ʌ责任编辑:肖景魁ɔ062沈阳大学学报(自然科学版) 第35卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。
钢筋混凝土结构抗火性能试验研究现状及存在的问题
２０１０年 １ 月
火
灾
科
学
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ １ １１ ， ． Ｊ ｎ ２０ １０ ａ ．
ＦＩ ＲＥ ＡＦＥＴＹ ＣＩ Ｓ Ｓ ＥＮＣＥ
文 章编 号 ：０ ４５ ０ （ ０ ０ 一０ １１ １０ — ３ ９ ２ １ ）０ ０ —０
钢 筋 混 凝 土 结构 抗 火 性 能试 验 研 究 现 状及 存 在 的 问题
及解决方法。这些问题有 的是 关于试验标 准和方法认识上存在 一定争议 的， 有些是 实验 室和真 实情 况的不一致造 成的 ， 有些是 目前技术水平限制所产生的 ， 些是 目前试验领域缺乏研 究或还没有认 识到 需要研 究的 问题 ， 有 讨论 了
一
些 有 价值 的 建议 和 研 究 方 向 ， 今 后 混 凝 土 结 构 抗 火 性 能 试 验 有 借 鉴 意 义 。 对
关键词 ： 凝土 ； 灾； 混 火 高温 ； 验 ； 火 ； 试 抗 问题 中 图分 类 号 ：Ｔ ７． Ｕ３ ５ ３ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
结 构抗 火 性 能研 究 主要 有 三种 方 法 ， 即理论 分
合笔 者在 火灾试 验 中的一 些经验 教训 和发 现 的一 些 问题 ， 进行 了详 细 的分 析 和讨论 ， 为混凝 土 结构抗 火 性 能试 验研 究提 供一定 的借 鉴作 用 。
收 稿 日期 ：０ ９１—０ 修 改 日期 ：０ ００—５ ２０ —１１ ； ２ １— １０
性模 量 、 轴应 力 一应 变 关 系 、 变 、 驰提 出 了计 单 蠕 松
基 金项 目： 国家” 十五 ” 科技攻关项 目城市公共安全综合试点 （０ １ Ａ８ ３ ０ ） ２ ０Ｂ ０ Ｂ ４
混凝土动态性能实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本实验旨在研究混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等，以期为混凝土结构设计提供理论依据。
二、实验原理混凝土动态性能实验主要基于霍普金森压杆（SHPB）试验方法。
SHPB试验方法是一种非破坏性试验方法，通过高速加载使试件在极短时间内承受高应变率下的动态载荷，从而研究混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能。
三、实验材料1. 混凝土试件：采用C30级混凝土，试件尺寸为100mm×100mm×100mm，分别进行抗压、抗拉、抗剪试验。
2. 加载设备：霍普金森压杆试验机，加载速度范围为10～100m/s。
3. 测量设备：高速数据采集系统、应变片、力传感器等。
四、实验步骤1. 准备试件：将混凝土试件切割成100mm×100mm×100mm的立方体，试件表面磨光，确保试件尺寸和形状符合要求。
2. 安装试件：将试件放置于试验机的加载平台上，确保试件中心与加载平台中心对齐。
3. 连接传感器：将应变片和力传感器安装在试件上，确保传感器与试件连接牢固。
4. 设置试验参数：根据试验要求设置加载速度、应变率等参数。
5. 进行试验：启动试验机，使试件在高速加载下承受动态载荷，记录试验数据。
6. 数据处理与分析：对试验数据进行处理和分析，得出混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能。
五、实验结果与分析1. 抗压强度实验结果表明，C30级混凝土在不同动态载荷作用下的抗压强度随应变率的增加而降低。
在应变率为10m/s时，抗压强度为50.2MPa；在应变率为100m/s时，抗压强度为45.6MPa。
这说明混凝土在高速加载下抗压强度有所降低，且应变率对其抗压强度有显著影响。
2. 抗拉强度实验结果表明，C30级混凝土在不同动态载荷作用下的抗拉强度随应变率的增加而降低。
在应变率为10m/s时，抗拉强度为2.8MPa；在应变率为100m/s时，抗拉强度为2.5MPa。
粘贴法加固混凝土构件的防火试验研究
关键 词 ： 粘贴法加 固混凝土构件； 火灾； 耐火极限； 防火设计
Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｃｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ Ｍｅ ｍｂ ｅ ｒ ｓ Ｒｅ ｉ ｎｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｐａ ｓ ｔ ｅ
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钢筋混凝土耐久性实验方法研究
钢筋混凝土耐久性实验方法研究摘要：随着钢筋混凝土在各个领域的运用，其耐久性越来越受到人们的关注，钢虽然筋混凝土耐久性受很多因素的影响，但可以对相关因素进行控制，达到增强钢筋混凝土耐久性的作用。
本文对钢筋混凝土耐久性影响因素进行总结，并根据相关因素对钢筋混凝土耐久性进行了相关讨论。
小清新：钢筋混凝土耐久性试验方法研究钢筋混凝土构件的耐久性损伤与破坏，是钢筋混凝面临的一个重要问题。
目前，越来越多的学者和工程技术人员投入到了钢筋混凝土耐久性问题的研究中。
在论述钢筋混凝土耐久性实验的重要意义的基础上 ,分析了影响钢筋混凝土耐久性问题的主要因素。
钢筋混凝耐久性主要因素的分析，对耐久性提高很重要。
一、钢筋混凝土的定义钢筋混凝又土钢筋砼,被广泛应用于建筑结构中.浇筑混凝土之前,先进行绑筋支模,也就是用铁丝将钢筋固定成想要的结构形状，然后用模板覆盖在钢筋骨架外面。
最后将混凝土浇筑进去，经养护达到强度标准后拆模，所得即是钢筋混凝土。
二、钢筋混凝土国内外研究现状对混凝土耐久性的研究可追溯到十九世纪四十年代，当时法国工程师维卡为了探索所建造的土仓码头被海水腐蚀的原因【1】，对使用的水硬性材料（石灰和火山灰制成的砂浆）的性能进行研究，经对比分析受损前后成分的变化，从而得出其耐久性失效的原因。
20世纪20年代初，随着结构计算理论及施工技术水平的相对成熟，钢筋混凝土结构开始被大规模采用，应用的领域也越来越广阔。
因此，许多新的耐久性损伤类型逐渐出现，这直接促使人们必须有针对性的进行研究，1934年~1964年间，卡皮斯和戈拉夫对混凝土在海水中的耐久性进行了实验研究，并提供了许多有关混凝土结构在自然条件下使用情况的可靠数据以及有关水泥种类、混凝土配合比和某些生产因素对混凝土抗蚀性影响的见解【2】。
进入20世纪60年代，混凝土结构的使用已经进入高峰期，同时混凝土结构的耐久性研究也进入了一个高潮，并且开始朝系统化、国际化方向发展。
建筑构件耐火试验方法9978-1999
建筑构件耐火试验方法(一)GB/T 9978-1999前言本标准非等效采用ISO/FDIS 834-1:1997(E)。
本标准从实施之日起，同时代替GB/T 9978-1988。
本标准由中华人民共各国公安部提出。
本标准由全国消防标准化技术委员会归口。
本标准由公安部天津消防科学研究所负责起草。
本标准主要起草人：胡纪玉、甘家林、吴海江。
本标准1988年9月首次发布，1999年6月第一次修订。
本标准委托公安部天津消防科学研究所负责解释。
1 范围本标准规定了建筑构件耐火试验的试验装置、试验条件、试件要求、试验程序、耐火极限判定条件和试验报告。
本标准适用于墙、梁、楼板、吊顶和屋顶等承重构件，其他的构件、配件或结构可参照采用。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所未版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T5907-1986 消防基本术语第一部分3 定义本标准采用下列定义。
3.1耐火极限在标准耐火试验条件下，建筑构件、配件或结构从受火的作用时起，到失去稳定性、完整性或隔热性时止的这段时间。
3.2耐火稳定性在标准耐火试验条件下，建筑分隔构件当某一面受火时，能在一定时间内其背火面温度不超过规定值的能力。
3.4耐火隔热性在标准耐火线试验条件下，建筑分隔构件当某一面受火时，能在一定时间内其背火面温度不超过规定值的能力。
4试验装置4.1耐火试验炉耐火试验炉应满足5.1、5.2、5.3、6.2的要求并便于试件安装与试验观察。
4.2炉压测量与控制设备炉内压力测量可采用压力传感器，传感器应能准确测量静压头，传感器不应布置在易受火焰或烟气直接冲击的地方。
炉内压力可通过控制通风和调节烟道闸板来调节。
4.3燃烧系统可采用轻些油、天然气、煤气或丙烷气作为燃烧的燃料。
燃料由贮油（气）罐通过管道输送到喷喷与高压鼓风送来的空气混合，喷入炉内燃烧。
混凝土耐冻融性试验标准
混凝土耐冻融性试验标准一、前言混凝土是一种常见的建筑材料，但它的耐久性往往受到环境因素的影响。
其中，冻融循环是混凝土结构在寒冷地区面临的一种重要的环境因素。
为了保证混凝土结构的耐久性，需要对其耐冻融性进行试验。
本文旨在介绍混凝土耐冻融性试验的标准。
二、试验目的混凝土耐冻融性试验的目的是评估混凝土在冻融循环下的性能，以确定其耐久性。
三、试验方法1.试验设备（1）混凝土试件模具：尺寸为100mm×100mm×100mm或150mm×150mm×150mm。
（2）混凝土试件振动台：振动频率为50Hz，振幅为0.5mm。
（3）试验箱：温度范围为-18℃至4℃。
（4）天平：精度为0.01g。
（5）混凝土试件破碎机：用于破坏试件，精度为0.1N。
（6）电子温度计：用于测量试验箱内的温度，精度为0.1℃。
2.试验步骤（1）制备混凝土试件：按照标准要求制备混凝土试件，标准要求试件的水灰比应小于0.5。
（2）养护试件：将试件放置在室温下养护28天。
（3）振动试件：将试件放置在振动台上振动2小时。
（4）测量试件质量：用天平测量试件质量。
（5）放入试验箱：将试件放置在试验箱中，温度设置为-18℃。
（6）保持-18℃温度下的时间：试件在-18℃温度下保持4小时。
（7）升温：将试验箱温度升至4℃，保持4小时。
（8）恢复室温：将试验箱温度升至20℃，保持4小时。
（9）测量试件质量：用天平测量试件质量。
（10）破坏试件：用混凝土试件破碎机破坏试件，记录破坏力。
4.试验结果与分析（1）试验结果：根据试验步骤得到试件的质量变化和破坏力。
（2）试验分析：根据试验结果，计算试件的质量损失率和破坏力损失率，并按照标准要求进行评估。
五、试验标准1.试件尺寸：试件尺寸应为100mm×100mm×100mm或150mm×150mm×150mm。
2.水灰比：试件的水灰比应小于0.5。
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试验次数
第 1次 第 2次 第 3次 第 4次 第 5次 第 6次
表 2 试验方案
试件编号
S1 、S2 S7 、S8 S3 、S4 S9 、S10 S5 、S6 S11 、S12
工况 恒载升温 恒载升温 恒载升温 恒载升温 恒载升温 恒载升温
设计荷载值/ kN 30 50 30 50 30 50
5 8 武 汉 理 工 大 学 学 报 2009 年 3 月
表 1 试件编号
钻孔植筋 。 试件编号见表 1 。 试验开始 前 , 分别进行混凝土强度和弹性模量测 试 、钢筋强度和弹性模量测试 。 混凝土 的抗 压强 度为 34 .6 MPa , 弹性 模 量为
试验方法 恒载升温
组别
第1组 第2组
试件编号 尺寸大小 mm 植筋深度 mm
S1— S6 300 ×300 ×300
2 40
S7— S12 300 ×300 ×350
3 20
32 500 MPa , 钢筋 的屈服 强度为 355 .59
MPa , 极限强度为 524 .17 MPa , 弹性模量为 215 510 MPa 。
1 .2 加热制度 试验采用自制试验炉 , 除第 5 次试验由于零号柴油出现冻结致使炉膛温度出现异常外 , 其余都与 ISO834
从植筋试件荷载-受火时间关系曲线(图 5)可以看出 , 在接近耐火极限时植筋试件的承载力迅速降低 , 植 筋发生脆性破坏 。这是由于植筋胶的粘结强度随着温度的升高而降低造成的 。温度较低时 , 植筋胶粘结强 度虽有降低 , 但降低幅度较小 , 基本可以维持原有的荷载水平 。 随着温度进一步升高 , 植筋胶性能显著劣化 , 强度开始迅速降低 , 不足以维持原有的荷载 , 从而发生了植筋的突然拔出破坏 。
筋)出现过大的变形或钢筋直接拔出或拉断 。 试验方案见表 2 , 加载装置见图 4 。
2 结果与分析
2 .1 荷载与受火时间的关系 从图 5 看出 , 荷载随时间的变化具有一定的相似规律 :在受火初期荷载基本都能维持在指定的荷载值
上 , 虽略有波动 , 但幅度较小 ;在经历一段受火时间后(15 —20 min 内), 除个别试件(试件 S4 、S5 、S7 、S11)的荷 载出现下降趋势 , 此时其余试件的荷载还能很好地维持在指定荷载值上 。分析原因可以发现是钢筋的温度 上升较快 , 导致植筋胶温度上升 , 从而致使植筋胶强度急剧降低 , 局部粘结性能丧失 , 钢筋发生拔出破坏 。当 受火时间达到 30 min 左右时 , 所有试件的荷载值都出现下降的趋势 , 可以认定此时达到了植筋试件的耐火 极限 , 植筋锚固处于失效状态 。
试件进行耐火极限试验 , 分别考虑植筋深度和荷载的影响 。 试验中记录了荷载-时间曲 线 , 混 凝土内部温 度和耐火极 限 。
试验结果表明 :高温下植筋试件的破坏形式为钢筋拔出破坏 , 耐火极限一般在 24— 32 min 之间 。
关键词 : 化学植筋 ; 耐火极限 ; 钢筋混凝土
中图分类号 : TU 758.16
较为吻合 , 所以试验可以看作是在标准升温曲线下进行的 。自制试验炉见图 2 。试验炉升温曲线与 ISO834 标准升温曲线的对比见图 3 。
1 .3 加载方式和测点布置 试验前 , 先对钢筋用硅酸铝毡包裹 , 然后套上陶瓷
管 , 防止热空气直接通过钢筋传热 , 影响植筋胶的粘结 性能 。 试验过程中 , 首先在室温下给试件加载至设计 荷载值 , 然后恒定一段时间等变形稳定后再点火 。 整 个燃烧过程中都保持荷载恒定不变 , 直到荷载失去控 制为止 。 用位移计测量加载端和自由端的位移 。 荷载 数据由压力传感器通过 DH3815 静态应变仪接入电脑 控制 , 采集数据时间间隔为 1 s 。熄火条件是试件(钢
基材混凝土强度等级为 C30 , 共 12 块 。 基材尺寸 、配筋 、热电偶(WRNK-101 型热电偶)布置及植筋深度
见图 1 。 植筋采用直径 16 mm 的 HRB335 级钢筋 。 试件分 2 期施工 , 第 1 期先施工基材 , 然后养护 28 d 。第 2
期 , 待钢筋 混凝土基材养护 至 28 d 后 ,
Key words : chemically bonded rebar; fire endurance ; reinforced concrete
植筋技术由于其施工方便 、性能可靠 、布置灵活等优点在混凝土结构加固改造中占有重要地位 , 国内外 业已进行了不少的试验研究和理论研究[ 1-5] , 但是这些研究主要是针对常温下(正常使用情况下)植筋受力性 能和破坏机理的研究 。一般植筋胶固化温度在 -5 —40 ℃, 长期工作温度不超过 60 ℃[ 6] 。然而实际临严峻考验 。 因此 , 进行火灾 下植筋试件抗火性能研究很有意义 。德国慧鱼集团研究了与受火面垂直的单根植筋在不同植筋深度下经历 不同受火时间后的拉拔承载力以及在不同保护层情况下与受火面平行的植筋搭接连接的粘结力与特定受火 时间的关系[ 7] 。Jakob Kunz 博士给出了植筋胶粘结力随温度的变化 , 并依此给出了平行搭接的粘结剂承载力 计算公式[ 8] 。 这些研究给出了粘结力 、拉拔承载力与不同的受火时间的关系或粘结力与温度的关系 , 但未给 出植筋试件的耐火极限 。 此外 , 这些试验受火时并未加载 , 而是达到设定时间后 , 拉拔得出承载力和粘结力 , 与实际情况有一定的差异 。国内仅有袁广林等进行了高温后植筋边节点的受力性能研究[ 9] , 闫玉红进行了 火灾后植筋锚固性能研究及焊接对植筋胶性能的影响[ 10] 以及李占鸿进行的高温下植筋试件拉拔承载力的
(1 .Research Institute of Structural Engineering and Disaster Reduction , Tongji University , Shanghai 200092 , China; 2.Shanghai Xian Dai Architectural Design (Group)Co .Ltd, Shanghai 200041, China)
对比发现第 1 组试件荷载出现下降的时间较第 2 组试件有所延长 , 延长约 6 —7 min 左右 。 这是因为植 筋胶内的粘结力在植筋深度内不是均匀分布的 , 一般是靠近加载端的剪切力较大 , 中间处的剪切力小 。 随着 温度的升高 , 植筋胶的抗剪强度开始降低 。荷载较大 , 产生的剪切力也较大 , 当剪切力大于胶体的抗剪强度 时 , 植筋胶体逐步开裂破坏 , 直至最后丧失承载力 。 2 .2 耐火极限分析
Abstract : The fire endurance of the chemically bonded rebar specimen was researched .Twelve specimens were designed and tested
at elevated temperature .In these specimens, two embedment depths (15 d, 20 d)and two loads were considered.Records had been made on loads , temperatures inside the concrete and fire endurances.The relationship between time and load was analyzed.The results show that the failure mode of the specimens is the pullout of the bar , and the fire endurance ranges from 24 min to 32 min.
第 31 卷 第 6 期 2009 年 3 月
武 汉 理 工 大 学 学 报
JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
DOI :10 .3963 j .issn .1671-4431 .2009 .06 .015
混凝土化学植筋试件耐火极限试验
Vol .31 No .6 Mar .2009
从表 3 中可以看出 , 设计荷载为 30 kN 试件的平均耐火极限为 32 min , 高于设计荷载为 50kN 试件的耐火极 限 28 min 。试验中 , 植筋深度为 15 d 试件的荷载为 30 kN , 约为常温下极限荷载的 50 %, 植筋深度为 20 d 试件的 荷载为 50 kN , 约为常温下极限荷载的 83%。根据李占鸿试验结果[ 11] , 温度相同时 , 植筋深度较大试件的承载力 高于植筋深度较小的试件承载力 , 即相同荷载时植筋深度大试件的耐火极限要高于植筋深度较小的试件 。而 该次试验研究表明 , 当荷载超过某一值时 , 荷载对耐火极限的影响要大于植筋深度431(2009)06-0056-04
Experimental Research on the Fire Endurance of Chemically Bonded Rebar In Concrete
LIU Chang-qing1 , LING Lan2 , LU Zhou-dao1 , GAO Wan-yang1
刘长青1 ,凌 岚2 ,陆洲导1 ,高皖扬1
(1 .同济大学结构工程与防灾研究所 , 上海 200092;2.上海现代建 筑设计(集团)有限公司 , 上海 200041)
摘 要 : 化学植筋技术在建筑改造中广泛应用 , 而 高温下其受力性 能的研 究较少 。 设 计制作 了 12 个钢 筋混凝 土植筋
定义植筋破坏的时刻为耐火极限 , 则各个试件的耐火极限见表 3 。 其中平均耐火极限中不包括 S4 、S7 和 S11 等钢筋保护不当试件及 S5 、S6 炉温异常试件的耐火极限 。
从表 3 中可知 , 除 S5 、S6 由于柴油冻结使炉温异常及 S4 、S7 和 S11 钢筋保护不当致使植筋提前失效外 , 其余试件的耐火极限具有一定的参考价值 , 耐火极限在 24 —32 min 之间 。 且受荷载较小的 S1 —S3 的耐火极 限要高于 S8 —S10 及 S12 。