四边简支现浇混凝土空心楼盖二次抗火性能试验研究

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火灾在人类社会中扮演着重要的角色,对火的研究与利用是推动人类文明发展的重要因素。同时,由火灾引起的自然和社会灾害也一直威胁着人们的生命财产安全,对火灾的防治与处理已成为一个不可回避的严峻问题。建筑物火灾与人类生活息息相关,造成的人员伤亡也最为严重。建筑物发生火灾时,混凝土楼盖能起到隔绝热量,阻止火势向其他楼层蔓延的作用。本文所研究的组合塑料模盒混凝土空心楼盖已广泛应用于各类建筑物中,尤其在办公楼、教学楼、地下车库、大型商场等公共建筑中应用广泛,并且已经取得了显著的社会和经济效益。相较于空心楼盖技术的普遍应用,对其抗火性能以及发生火灾后的加固修复研究却仍十分有限。本课题对火灾后采用聚合物砂浆进行修复加固的组合塑料模盒空心楼盖的二次抗火行为进行了试验研究。通过对试验炉火源的控制,使炉内温度变化符合国际标准升温曲线,重点检测并分析了试件内部温度场的分布和变化,以及高温作用下板的挠度随时间和温度的变化,考察了修复后组合塑料模盒空心楼盖二次受火作用的破坏机理。通过试验研究得到以下主要结论:(1)聚合物砂浆在高温作用下仍然具有一定的强度,修复砂浆层内部原混凝土有烧伤比较严重的酥松层。修复砂浆层表面产生龟裂裂缝,局部敲击有空鼓声音,但并未大面积脱落。这是因为原混凝土结构层和聚合物砂浆层在燃烧和降温的过程中变形不同,修复层产生温度应力,从而产生裂缝。在高温下结合面上产生剪应力,二次高温作用后原混凝土结构层损伤较重,结合面处粘结强度降低,导致两者脱离,有空鼓现象。修复砂浆层未出现大面积脱落现象,这说明聚合物砂浆和原混凝土在一定高温下能够共同工作,因此,可采用聚合物砂浆对受高温作用后的楼板进行修复。(2)相较于第一次火灾试验,对试验板进行加固后的第二次火灾试验中,板底修复砂浆层未出现大面积脱落,板底烧穿现象明显减少且没有出现较大的孔洞,说明发生火灾时修复砂浆层对楼盖底部有良好的保护作用。(3)在火灾时,由于温度的应力作用,楼板上部四个角产生与板面对角线垂直的裂缝。在高温作用下楼板产生反拱,形成两短边支承的单向板,板上部跨中产生沿短边方向的垂直裂缝。(4)空心楼板在火灾作用下产生温度应力,同时由于板底受损楼板产生内力重分布,在楼板的边梁内产生拉力、扭矩及肋梁平面外的弯矩,因此在空心楼板的边肋梁上产生垂直裂缝和斜裂缝。(5)与普通梁的三面受火情况相比,空心楼盖肋梁内温度场中的温度梯度分布更加明显,原因是修复加固后的空心楼盖未产生大面积爆裂,肋梁为单面受火。(6)当测点温度达到100℃时,各测点的升温曲线会出现一个温度持平阶段,距离肋梁底部越远,该阶段持续的时间越长。(7)在燃烧时间相同的情况下,靠近梁底的测点在加固后的二次受火中的峰值温度要高于第一次受火,且离板底越近的测点在二次受火中峰值温度的差值越大。原因是板底未剔除的原混凝土经过第一次火灾后,材料的导热性能发生了改变。(8)试验开始后,随着温度的升高,试验板在高温和荷载的共伺作用下开始出现向下的挠度变形,挠度增大的速度与升温时间大致呈线性关系。停火后,试验板挠度在达到峰值以后开始减小,变形逐渐恢复,板中心点处最大位移为71.5mm,与第一次受火试验数据接近。第二次受火试验的最终位移为2.8mm,恢复比例达到96%,板平面1/4板跨处的位移甚至恢复到原来位置以上;而在第一次受火试验时的最终位移为20.75mm,回复比例为71.38%,这说明加固修复后的试验板在高温作用下仍有很大的刚度。二次受火后楼板仍然有残余变形,但比较小。
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