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再生輪胎纖維對混凝土抗火性能的影響
2019年05月05日    閱讀量:2416    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

再生鋼和聚合物纖維會影響混凝土的耐火性。通過用重復使用的材料替代原始材料,這提高了混凝土結構的可持續性。



現代高性能混凝土越來越多地用于隧道和其他重要基礎設施,易受爆炸性火災引起的剝落中國建材網cnprofit.com。為防止火災蔓延,現代規范建議在混凝土混合物中使用少量(如歐洲規范推薦的2 kg / m 3)聚丙烯纖維。


從報廢輪胎中提取的再生纖維

最近的一項研究重點介紹了從報廢輪胎中提取的清潔再生纖維對爆炸性火災引起的混凝土剝落的影響。該研究提出了24個剝落試驗,表明回收的輪胎聚合物纖維,劑量等于或大于2 kg / m 3,可能有助于防止火災蔓延。


再生輪胎鋼纖維還顯示出通過將剝落的混凝土保持在加熱表面上來防止火焰剝落損壞的潛力,從而保護主鋼筋。使用這些纖維可能會導致安全和可持續的防火剝落緩解措施。



1簡介

盡管普遍認為混凝土是防火的,但它容易發生火災蔓延:表面混凝土在暴露于快速升高的溫度時會爆炸性損失。目前,混凝土襯砌隧道中火災引起的剝落問題是一個特別相關的問題。火災爆炸剝落主要是由于在暴露的混凝土表面后產生的差熱應力和過大孔隙壓力的綜合影響。這種爆炸性火焰引起的剝落可導致結構元件的橫截面積減小并導致鋼筋的熱保護損失,這兩者都會顯著降低混凝土結構的耐火性。近幾十年來,火災引起的剝落造成了巨大的經濟損失[ 1]。在隧道和其他主要基礎設施項目中,越來越多地使用高性能(高強度,自密實)混凝土[ 2 ]代替傳統混凝土。這種混凝土特別容易受到火災引起的剝落[ 3 ]。


由于對火災蔓延的擔憂,已經進行了大量關于在混凝土中使用纖維以減輕火災引起的剝落的研究。已經發現的是聚丙烯纖維(PPF),可有效地減輕火災剝落[ 3,4,5,6,7,8,9 ]。PPF在約170℃熔化并在約340℃蒸發,因此可產生空隙,這被認為會釋放蒸氣壓。小澤和森本[ 10]表明,與參考普通混凝土相比,加熱至350°C后PPF混凝土的滲透性可提高多達13倍。他們還得出結論,增加滲透性可降低爆炸性剝落的可能性。


其他研究表明,混凝土的力學性能也受到纖維添加的影響。例如,通過添加PPF [ 11,12,13 ]壓縮強度很可能會略微降低,這主要是由于在空隙的相關增加。在另一方面,加入鋼纖維的一般混凝土在環境溫度[增加其壓縮強度14,15,16 ]。由于添加纖維,混凝土的火后殘余抗壓強度降低,但火災后的斷裂能顯著高于加熱前的斷裂能[ 15 ]。最近Yermak等人。[ 17]研究了不同的高強度混凝土(70 MPa),包括不同的骨料類型,水分含量,PPF和鋼纖維(SF)的長度和用量,符合ISO 834標準火災[ 18 ]。結果表明,PPF增加了混凝土的孔隙率和滲透率,鋼纖維有助于控制裂縫發展,防止大裂縫的發生。


鋼和聚丙烯纖維在減輕火災蔓延方面的有效性取決于幾個因素,如纖維含量,類型,直徑和長度。加入PPF的混凝土具有明確電位,以防止剝落[ 3,4,5,6,7,8,9 ],而鋼纖維可以具有不同的作用增加混凝土的抗拉強度的,這將有助于降低剝落的風險[ 19,20 ]。其他研究人員表示,與僅含PPF的混凝土相比,混合鋼纖維和聚丙烯纖維可以降低剝落的程度和嚴重程度[12, 15 ]。


僅歐洲就每年產生數千噸聚合物和鋼纖維,作為報廢輪胎的回收(主要用于回收橡膠)的副產品。這些纖維制成的非常高品質的材料但高度污染(具有橡膠)等主要埋入填埋或焚燒處理[ 21,22 ]。適當地處理鋼纖維可以在混凝土中使用,并分級的鋼纖維是現在市售的用在同類在板坯的使用和在隧道襯砌[ 21,22,23,24,25,26]。在歐盟資助的項目Anagennisi [ 23 ]中,少量再生輪胎聚合物纖維已經過適當的清潔,并已經過檢查,以控制混凝土和砂漿中裂縫的收縮。


本文考察了清潔再生輪胎聚合物纖維(RTPF)和清潔再生輪胎鋼纖維(RTSF)從高強度混凝土中的報廢輪胎中的有效性,以減輕火災引起的剝落,其基礎是它們的性能與目前生產的鋼纖維和聚丙烯纖維沒有太大差別(見2.1節中的詳細纖維特性  )。總體目標是通過用重復使用的材料替代原始材料來提高混凝土結構的可持續性,同時保持或改善性能。


2實驗細節

使用RTPF,RTSF和RTPF / RTSF混合物的混凝土混合物的火焰剝落行為已經通過在同時高溫和單軸壓縮下的兩個系列(見表1)中的24個板坯試驗進行了研究  (參見第  2.3節詳細的加熱和加載安排) )。系列1的樣品是:Plain1,參考普通混凝土混合物; PF1,1 kg / m 3 RTPF; PF2,含2 kg / m 3 RTPF(基于歐洲規范2推薦的PPF用量)和PF7,含7 kg / m 3 RTPF。

表格1

標本規格


 

類型


尺寸L×H×W(mm)


RTSF(kg / m 3)


RTPF(kg / m 3)


鋼網(kg / m 3)


系列1


Plain1


500×220×100


0


0


0


PF1


0


1


0


PF2


0


2


0


PF7


0


7


0


系列2


Plain2


500×200×200


0


0


123.3


SF40


40


0


61.5


SF40PF2


40


2


61.5


SF40PF5


40



61.5


1系列試樣的尺寸為500×220×100 mm,沒有任何鋼筋。從較薄的1系列試樣中觀察到顯著的水/蒸氣逸出。由于隧道襯砌通常厚度超過100毫米,為了避免不切實際的蒸氣/水逸出量,這降低了孔隙壓力和剝落風險,在2系列試驗中采用了較厚的試樣。系列2的樣品包括:Plain2,參考普通混凝土混合物; SF40,含40 kg / m 3 RTSF; SF40PF2,含40 kg / m 3 RTSF和2 kg / m 3 RTPF; SF40PF5含有40 kg / m 3 RTSF和5 kg / m 3 RTPF。


所有2系列試樣的尺寸均為500×200×200 mm,?5mm鋼網加固,間距為50×50 mm,前蓋30 mm。所使用的鋼網和RTSF的數量旨在反映預制隧道段中的典型鋼筋[ 24 ]。


所有測試一式三份進行。將試樣在霧室中,在20℃和80%相對濕度下固化至少28天; 然后將它們從霧室中取出并在測試前在約50%相對濕度和20℃溫度下儲存在實驗室中一周。


2.1材料

作為高強度混凝土是通常容易受到火災引起的剝落[ 3,27 ],選擇一個C70混凝土混合物,其細節匯總于表  2。

表2

混合設計


組分


金額(kg / m 3)


粗骨料(5 mm至10 mm)


1281


細骨料(0毫米至5毫米)


734


水泥(CEM II 52.5)


300


PFA


99



168


高效減水劑(聚羧酸鹽)


4


目前,從輪胎中提取的聚合物纖維太多被橡膠污染,并且太聚集,不能再用作建筑材料。目前不存在用于去除橡膠污染和分離纏結細絲的技術,用于大規模生產用于混凝土的RTPF。在這項研究中,開發了一種使用振動篩的篩選技術,以去除大部分橡膠粉塵和顆粒。這能夠提供實驗室測試所需的清潔RTPF數量。實驗測試中使用的RTSF和RTPF的典型樣品如圖1所示 。RTPF的幾何表征顯示纖維直徑范圍為8.0至38.0μm,并且超過80%的纖維短于12mm。這些纖維的熔點范圍為210至260℃。

在新窗口中打開圖像圖1

圖1

(a)再生輪胎鋼纖維(RTSF),(b)再生輪胎聚合物纖維(RTPF)


RTSF的形狀不規則(3-D),長度和直徑不同。本研究中使用的RTSF的光纖標稱平均長度為20±2 mm,直徑為0.15±0.04 mm [ 28 ]。RTSF的標稱抗拉強度為2850MPa。為了便于比較,在隧道結構中使用的典型制造的鋼纖維可以是0.4mm至0.5mm直徑,35mm長度和1700N / mm 2拉伸強度。制造的單絲聚丙烯纖維可具有4mm至30mm長度,20μm至30μm直徑和450MPa拉伸強度。


2.2水分含量和抗壓強度

鑄造額外的立方體和圓柱體用于壓縮強度測試和水分含量測量。根據BS EN 12390 [ 29 ]工藝,在每次剝落測試的當天,從100mm立方體測量混凝土抗壓強度。對于每個剝落測試樣品,測試三個立方體。


使用兩種不同的方法測量水分含量。對于系列1,在每次剝落測試之前,在110℃的電爐中將100mm立方體加熱24小時,并且使用由蒸發引起的重量損失來計算測試樣品的平均水分含量。


由于火災散裂發生在混凝土構件的表面,其出現至少部分取決于受熱表面附近的混凝土含水量,而不是整個容積內的平均含水量。系列2采用了一種不同的方法來測量深層水分含量分布及其隨時間的發展。為了避免來自剝落測試板的取樣樣品(冷卻水可能影響水分含量),鑄造了200毫米高和100毫米直徑的附加圓柱體。在固化之前,將所有圓筒切成高度為10毫米,20毫米和50毫米的切片,然后重新組裝以保持濕度路徑的長度[ 30]]。圓柱形切片的側面用鋁箔膠帶單獨密封,相鄰切片之間界面的邊緣用塑料膠帶密封,如圖2所示。 。這提供了與剝落試驗板中的單向水分輸送條件相對應的單向水分輸送條件。應該注意的是,圓筒的頂部和底部表面都暴露在環境中。總共十六個圓筒,每個混合物(每個剝落試驗樣品一個圓筒,加上一個控制圓筒)制備四個。在與剝落試驗板相同的條件下固化后,將來自每種混合物的所有四個一個圓筒(對照樣品)在烘箱中干燥24小時以測量它們的初始水分條件。對于其余的圓筒,隨后通過每天稱量每個切片(每個深度)27天來監測水分含量隨時間的發展。

在新窗口中打開圖像圖2

圖2

(a)將氣缸切成高度為10毫米,20毫米和50毫米的切片; (b)切割用鋁箔和塑料帶包裹的圓筒


2.3火災剝落測試設置和測量

使用三噴嘴噴燈加熱樣品,如圖3所示  。進行試驗以確定噴燈頭與試樣的受熱表面之間的適當距離,以產生盡可能接近PD 7974-1 [ 31 ]中定義的大型烴池火焰曲線的初始加熱速率。最大試樣表面溫度的時間歷史與大型油氣藏火災曲線之間的示例比較如圖9所示 。噴燈與樣品之間的距離設定為20厘米,并且在整個測試過程中保持恒定。值得注意的是,這種加熱方法不是要復制標準測試或實際火災的加熱方法,并且加熱的樣品表面上的加熱不均勻。眾所周知,使用加熱方法的未來工作仍然需要產生與標準測試相當的均勻加熱。這項初步實驗研究的主要目的是研究再生纖維是否具有降低火災蔓延風險的潛力。因此,重要的是確保具有和不具有纖維的樣品的加熱條件相同。

在新窗口中打開圖像圖3

圖3

測試設置


在加熱之前,系列1和2的試樣分別經受11MPa(16%f cu)和6MPa(9%f cu)的軸向平均壓縮應力。使用安裝在樣品和框架之間的液壓千斤頂施加負載(250kN)(參見圖  3)。當最初設定該力時,液壓系統中的流體體積被鎖定,并且監測由于熱膨脹引起的隨后的壓縮力變化。由于裝載系統(包括螺紋桿和液壓系統)的軸向剛度至多是混凝土試件的軸向剛度的四分之一,因此這是一種應保持幾乎恒定載荷的裝置。


使用K型熱電偶測量樣品內的溫度分布,并記錄剝落時間。對于系列1,熱電偶鑄造成板坯在深入中間(從加熱的表面50 mm)時,直接后面的每個噴燈頭的加熱的中心(參見圖  4的a,b)。還使用熱成像相機測量樣品的受熱表面上的溫度分布。對于系列2,三個熱電偶,連接在一起以使熱電偶的樹(圖  4 c)中,以1mm,10mm,并且從加熱的表面50毫米深度被扔在每個樣品。外部熱電偶也放置在加熱的表面來測量該位置處的火焰溫度的中心的前部(參見圖  4 d)。

在新窗口中打開圖像圖4

圖4

熱電偶位置


3結果與討論

表  3總結了每個試樣的水分含量和抗壓強度,以及它們的剝落試驗結果。“剝落時間”是指樣品最初經歷爆炸性火災引起的剝落的加熱時間。“最大剝落深度”是在最嚴重剝落的位置剝落的深度。“總重量損失”是試驗前后試樣重量之間的差值,“混凝土損失”是試驗后收集的剝落混凝土件的重量。應該注意的是,PF2-1在試驗室溫負荷試驗期間失效,并且系列1試驗的剝落深度和混凝土損失不可用。

表3

爆炸剝落試驗結果及相應的抗壓強度和含水量測量


 

標本


含水量和強度結果


爆炸剝落的結果


年齡(天)


水分含量 (%)


立方體強度,f cu(MPa)


剝落的發生


剝落時間(mm:ss)


最大剝落深度(mm)


總重量損失(kg)


混凝土損失(kg)


系列1


Plain1-1


28


2.2


69



00:30


-


0.505


-


Plain1-2


28


2.1


70


沒有


-


-


0.461


-


Plain1-3


28


2.2


68



00:24


-


0.468


-


PF1-1


28


2.9


65


是的(小)


-


-


0.435


-


PF1-2


28


2.9


68



01:00


-


0.901


-


PF1-3


28


3.2


67



00:49


-


0.427


-


PF2-1


28


3.2


68


-


-


-


-


-


PF2-2


28


2.9


67


沒有


-


-


0.179


-


PF2-3


28


3.0


67


沒有


-


-


0.222


-


PF7-1


28


3.4


65


沒有


-


-


0.224


-


PF7-2


28


3.3


65


沒有


-


-


0.257


-


PF7-3


28


3.3


65


沒有


-


-


0.114


-


系列2


Plain2-1


77


3.0


69



01:12


13


0.49


0.22


Plain2-2


77


3.0


71



00:41


17


0.94


0.67


Plain2-3


77


3.0


70


沒有


-


-


0.25


-


SFC-1


77


2.8


75


沒有


-


-


0.32


-


SFC-2


77


2.8


71


沒有


-


-


0.34


-


SFC-3


78


2.8


72


沒有


-


-


0.30


-


SF40PF2-1


73


2.7


65



01:07


8


0.45


0.18


SF40PF2-2


71


2.7


67


沒有


-


-


0.93


-


SF40PF2-3


73


2.7


67


沒有


-


-


0.39


-


SF40PF5-1


51


2.7


68


沒有


-


-


0.27


-


SF40PF5-2


51


2.7


68


沒有


-


-


0.23


-


SF40PF5-3


51


2.7


69


沒有


-


-


0.22


-


3.1水分含量

水分含量是影響火災散裂發生的重要因素。歐洲規范2(EC2)指出,當混凝土的含水量低于C80的混凝土等級時,混凝土的含水量低于3%時,不太可能發生爆炸性剝落,盡管人們認識到結構中混凝土的使用含水量不是很好眾所周知。在測試時測量樣品的水分含量。樣品的平均含水量為2.12%至3.33%質量。然而,大多數剝落的樣本的水分含量低于3%,表明EC2閾值可能導致不安全的設計。


2系列試樣的相對含水量曲線如圖5所示  。將所呈現的值標準化為第0天水分含量的比例,以定量比較各種混凝土切片的水分損失速率。正如所料,最接近表面的切片經歷了最大的水分損失。此外,對于任何給定的深度,具有纖維的試樣比通過普通混凝土試樣損失更多的水分。這證實了這些纖維增加了混凝土中孔隙的連通性,促進了蒸汽的逸出。

在新窗口中打開圖像圖5

圖5

不同厚度的混凝土切片的標準化含水率分布


3.2抗壓強度

普通混凝土試樣Plain1和Plain2的平均立方體抗壓強度分別為69MPa和70MPa(見表  3)。以前的研究[ 32 ]報道,添加PPF會影響新拌混凝土的可使用性,引入空隙并降低硬化混凝土的強度。然而,本研究采用的混合物設計為自密實,因此RTPF對新拌混凝土的可加工性的影響很小。對于系列1,RTPF混凝土的平均抗壓強度范圍為65MPa至67MPa。對于最高纖維用量(7 kg / m 3),抗壓強度比相應的普通混凝土(Plain1)低約6%。


樣品SFC僅含40 kg / m 3的RTSF,其平均抗壓強度略高于73 MPa,比相應的普通混凝土(Plain2)高4.5%。在強度由于加入鋼纖維的增加可以通過它們提供的側向約束,這趨向于增加混凝土的延展性[引起33,34 ]。添加2 kg / m 3和5 kg / m 3 RTPF(SF40PF2和SF40PF5)的RTSF混凝土試樣表現出小的壓縮強度降低(<5%),可能是由于RTPF集成過程中夾帶的空氣增加。


上述抗壓強度數據是每個剝落試樣的三個壓縮試驗立方體的平均值。每組三個立方體的標準偏差范圍為0.5至3MPa。


3.3剝落測試結果

施加載荷(250kN)在試驗期間僅略微增加(高達5%),如圖  6中對樣品FP7所示,這是由于反應框架對熱膨脹的限制。

在新窗口中打開圖像圖6

圖6

樣品PF7的負載時間


分別進行剝落試驗的系列1和2的暴露表面的圖像分別示于表  4和5中。對于系列1,三個普通混凝土試樣中的兩個(Plain1-1和Plain1-3)以及具有低RTPF劑量(1kg / m 3)的三個試樣中的兩個(PF1-2和PF1-3 )經歷了爆炸性剝落。特別是,標本Plain1-1,PF1-2和PF1-3嚴重剝落。沒有RTPF劑量高于1 kg / m 3的樣本(PF2和PF7)脫落。在試驗加載試驗中,PF2-1在環境溫度下失效。對于系列2,三個普通混凝土試樣中的兩個(Plain2-1和Plain2-2)經歷了嚴重的剝落,最大剝落深度為14mm。另一個普通混凝土試樣(Plain2-3)沒有剝落,但頂面出現了大的裂縫(圖  7))。這可能導致孔隙壓力降低并防止爆炸性剝落發生。除SF40PF2-1外,沒有RTSF樣本經歷了剝落,表明RTSF也可能有助于降低火災蔓延的風險; 但是,需要更多的研究來證實這一初步結論。RTSF由更細的纖維(直徑0.1毫米至0.2毫米,平均長度20毫米)組成,與用于隧道應用的典型制造纖維(直徑0.4毫米至0.5毫米,長度35毫米)截然不同,每單位體積混凝土中纖維數量較多,因此纖維分布更密集。此外,RTSF的不規則幾何形狀增強了混凝土和纖維之間的粘合。SF40PF2-1,RTSF和2 kg / m 3的三個樣品之一RTPF剝落,但剝落的混凝土由鋼纖維固定,并保持附著在試樣表面。這表明RTSF也可能通過將剝落的混凝土保持在受熱表面上并保持其對鋼筋的隔熱來起作用。

表4

樣品Plain1,PF1,PF2和PF7經過測試和冷卻


在新窗口中打開圖像

表5

樣品Plain2,SFC,SF40PF2和SF40PF5經過測試和冷卻


在新窗口中打開圖像

在新窗口中打開圖像圖7

圖7

(a)標本Plain2-3頂部的大裂縫。(b)測試期間水/蒸汽從裂縫中逸出


3.3.1系列1:溫度測量

圖  8顯示了典型的紅外(IR)攝像機圖像以及用于數據分析的特定點和區域。所有測試的紅外攝像機的位置,測量角度和焦點都是相同的。紅外熱像儀的準確度為讀數的±1%。

在新窗口中打開圖像圖8

圖8

通過熱成像相機測量表面溫度


圖9顯示了最大表面溫度相對于時間的曲線圖,  該溫度是從噴燈直接加熱的三個區域AR01,AR02和AR03(參見圖8)中的一個確定的,  用于三個PF1樣品。樣品經歷了高初始加熱速率,然后在幾分鐘后降低。該最高溫度用于計算加熱速率,然后將其與PD 7974-1大型油氣藏火災曲線的加熱速率進行比較[ 31 ]。比較表明兩者之間的合理匹配。值得注意的是,當剝落發生時,嚴重剝落的試樣(PF1-2)的最高表面溫度突然下降,顯示出現在暴露的冷卻器內層混凝土的溫度。

在新窗口中打開圖像圖9

圖9

使用紅外熱像儀的樣品的平板最大表面溫度與時間的關系


內部熱電偶測量的溫度(見圖  10)顯示溫度隨時間增加的平滑曲線。這些平滑的曲線表明穩定的加熱速率,沒有大的溫度變化。由于試樣之間的表面加熱是一致的,這意味著每種混合物具有相似的熱梯度。

在新窗口中打開圖像圖10

圖10

通過樣品中心的內部熱電偶和加熱表面后50 mm測量溫度


3.3.2系列2:熱電偶

圖11中的 Plain2和SFC 以及圖12中的 SF40PF2和SF40PF5  繪制了熱電偶測量值  。對于Plain2-1,圖  11a清楚地表明,當發生剝落時,離加熱表面1mm和10mm深處的混凝土溫度突然增加。這是因為兩個熱電偶然后由于剝落而直接暴露在火中,因此它們不再測量內部混凝土溫度,而是測量火災的溫度。在標本Plain2-2中也可以觀察到類似的現象,它也會脫落。通過熱電偶測量這兩個剝落試樣的火焰溫度(圖  11a,b)(圖  4d)放置在受熱表面,高于其他測試。這是因為由爆炸性剝落引起的沖擊使表面熱電偶脫位并將其推向處于較高溫度的火焰部分。值得注意的是,對于所有混凝土混合物,在加熱表面下方10mm處約200℃處可觀察到短暫的溫度平臺。從水到氣體的相變(汽化)是吸熱轉變,因此系統從周圍環境吸收能量; 在這種情況下使用一些加熱能量。其效果是暫時減少熱量傳遞到混凝土中,導致觀察到短暫的溫度平臺。該平臺發生的溫度取決于混凝土壓實。以前的研究人員[ 35]已經報道了類似的現象,并推測它可能是由液態水,氣相和固體之間界面處的孔隙中存在的毛細力引起的。

在新窗口中打開圖像圖11

圖11

樣品Plain2和SFC的熱電偶溫度隨時間的變化。虛線是每組三個重復樣本的平均溫度。(a)平原2-1,(b)平原-2-2,(c)平原2-3,(d)SFC-1,(e)SFC-2,(f)SFC-3


在新窗口中打開圖像圖12

圖12

樣品SF40PF2和SF40PF5的熱電偶溫度隨時間的變化。虛線是每組三個重復樣本的平均溫度。(a)SF40PF2-1,(b)SF40PF2-2,(c)SF40PF2-3,(d)SF40PF5-1,(e)SF40PF5-2,(f)SF40PF5-3


雖然沒有SFC和SF40PF2(含RTSF)經歷爆炸性剝落,但SFC試樣受熱表面下方10 mm處的溫度也顯示出在200°C附近的短暫平臺。


可以看出,共同深度處的熱電偶測量值在三個重復樣本之間變化。這是相當期待的,因為雖然預先固定,但熱電偶可能在鑄造過程中移動,因此它們的位置可能會有所不同; 此外,任何混凝土開裂都可能影響熱電偶測量,特別是對于那些靠近加熱表面的測量。


4熱分析

通過實驗獲得的溫度曲線與使用謝菲爾德大學[ 36 ] 開發的Vulcan Thermal分析軟件獲得的數值預測進行了比較。Vulcan Thermal能夠對混凝土進行熱分析,采用二維非線性有限元程序預測受到用戶指定的時間 - 溫度火焰曲線的混凝土構件橫截面內的溫度分布[ 37 ] 。混凝土的熱性能隨溫度而變化,最初保持在混凝土中的水分的影響包含在模型中。


在該研究中對兩個樣本SFC-1和SF40PF5-2進行了建模。選擇這些樣品是因為它們沒有剝落,內部熱電偶讀數被認為是相當準確的。


模型的邊界條件設置為底部“面對面”,頂部和側面絕緣。使用的火焰曲線取自每次測試獲得的表面熱電偶測量值。進行靈敏度分析以研究熱參數變化的影響,例如混凝土表面的發射率和表面吸收系數。熱分析中使用的參數如表  6所示。混凝土的其他熱性能根據EC2 [ 38 ]進行。

表6

分析中使用的參數


參數



每m初始水含量3混凝土


48公斤/米3


暴露于火災的水平表面的輻射視圖系數(RVF)


1.0


RVF用于暴露在火中的垂直表面


0.5


RVF適用于0°和45°之間暴露在火中的表面


0.667


結構表面吸收系數,AB


0.65


火災發射率因子,EF


0.75


結構表面的發射率因子,ES


0.94


熱分析結果在圖13中進行了比較  。結果表明,爆炸剝落試驗的時間 - 溫度曲線與Vulcan熱分析之間具有良好的匹配關系,可以作為熱 - 濕 - 機械剝落預測模型未來發展的基礎。

在新窗口中打開圖像圖13

圖13

不同深度試樣的時間 - 溫度曲線(數值結果與熱電偶)(a)SFC-1,(b)SF40PF5-2


5結論

該論文顯示了有希望的初步實驗結果,表明使用再生輪胎纖維替代人造纖維的潛力,以開發更耐用的混凝土,防止火災蔓延。發現再生輪胎聚合物纖維具有防止火焰剝落的潛力。添加RTPF對混凝土的新鮮或硬化性能幾乎沒有影響,但在干燥過程中略微增加了水分損失。回收的輪胎鋼纖維還可以有助于降低火災引起的剝落的風險,這可能是由于它們獨特的尺寸和幾何形狀。RTSF還可以通過將剝落的混凝土保持在加熱表面上來防止由于火災剝落造成的嚴重損壞,從而保持鋼筋的保溫性能。以上結論是根據本文報道的測試條件進行的初步實驗得出的。在得出更一般的結論之前,需要進一步研究,目前正在進行進一步的研究,以確認RTSF和RTPF在防止剝落方面的有效性,量化這些纖維的最佳劑量,了解剝落的機理,量化抗剝落性,并最終制定使用RTSF和RTPF防止剝落的設計指南。


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