一种受火混凝土内部温度场测定方法

摘要

本发明涉及一种受火混凝土内部温度场测定方法，包括如下步骤：1)确定检测位置：检测位置宜选择在混凝土直接受火面；2)取样：在受火部位混凝土表面钻取芯样；3)烧疏层厚度检测：对烧疏层厚度进行测试，取得该位置烧疏层厚度x2；4)中性化深度检测：将混凝土芯样沿垂直于外表面的方向劈裂，在劈裂表面喷浓度为1～2％酚酞酒精溶液，待中性化与未中性化界面清晰时，对中性化深度进行测试，取得该位置中性化深度x1；5)温度场计算。本发明通过检测混凝土中性化深度、烧疏层厚度，以及火灾前混凝土结构所处环境的温度，能够定量、准确得到受火混凝土内部温度场，从而可以分析受火构件沿深度的材质性能变化，为后续处置对策提供依据。

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域的受火后混凝土检测与评估方法，特别是一种受火混凝土内部温度场测定方法。

背景技术

目前，国内外对于火灾(高温)下混凝土内部温度场的推定方法，可以归纳为两类：一是通过判断混凝土表面过火温度的推定混凝土内部温度场，二是通过升温曲线推定混凝土内部温度场。

⑴通过判断混凝土表面过火温度的推定混凝土内部温度场的方法：

此类方法往往与混凝土表面最高过火温度及过火时间有关。混凝土表面最高过火温度通过混凝土表观颜色、状态及火灾现场燃烧残留物的状态进行经验性的判断，且只能得到一个大致的温度范围。而应用该方法需要较精确的表面最高过火温度及过火时间，否则计算结果会有很大偏差。因此，该方法不够精确，仅能够用于定性判断混凝土状态。

⑵通过升温曲线推定混凝土内部温度场的方法

此类方法与火灾现场的升温曲线有关。国内外学者对ISO 834标准升温曲线及其他多种空间条件下的升温曲线进行了研究，但集中在室内等封闭或半封闭的空间条件，对于桥梁等开放空间升温曲线研究不够。而应用该方法，需要升温曲线能够反映实际情况。因此，该方法并不能适用于桥梁等开放空间结构的火灾情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过检测混凝土中性化深度、烧疏层厚度，以及火灾前混凝土结构所处环境的温度，定量推定混凝土内部温度场的受火混凝土内部温度场测定方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种受火混凝土内部温度场测定方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)确定检测位置：

检测位置宜选择在混凝土直接受火面，混凝土未产生较严重的剥落，且局部破损不影响构件使用的位置，若需要在已产生混凝土剥落的位置进行检测，应保证选择的位置能够检测到中性化深度及烧疏层厚度；

2)取样：

在受火部位混凝土表面钻取芯样，便于观察混凝土烧疏层厚度及中性化深度，芯样长度宜达到保护层厚度，或者在混凝土表面钻取直径约2cm、深度达到保护层厚度的孔洞进行测试；

3)烧疏层厚度检测：

使用游标卡尺或碳化深度尺等对烧疏层厚度进行测试，取得该位置烧疏层厚度x2；

4)中性化深度检测：

将混凝土芯样沿垂直于外表面的方向劈裂，在劈裂表面喷浓度为1～2％酚酞酒精溶液，或在钻取的孔洞内喷酚酞酒精溶液，待中性化与未中性化界面清晰时，使用游标卡尺或碳化深度尺等对中性化深度进行测试，取得该位置中性化深度x1；

5)温度场计算

将对同一批次的混凝土进行火烧试验所得中性化界面、烧疏层界面对应的经验温度值T1、T2，调查所得火灾前混凝土构件所处环境温度T0，及现场测试所得的中性化深度、烧疏层厚度x1、x2代入下式，即可求得温度场计算公式，

而且，所述的火烧试验所得中性化界面、烧疏层界面对应的经验温度值T1、T2分别为：T1＝550℃、T2＝700℃。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明的受火混凝土内部温度场测定方法，通过检测混凝土中性化深度、烧疏层厚度，以及火灾前混凝土结构所处环境的温度，能够定量、准确的得到受火混凝土内部温度场，从而可以分析受火构件沿深度的材质性能变化，为后续处置对策提供依据；能够根据温度场计算结果，准确的分析构件承载能力，为其安全性能的评价提供依据；能够根据温度场计算结果，反推出受火混凝土热工性能，为其耐火性能的评价提供依据。

附图说明

图1为本发明的温度场计算流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

一种受火混凝土内部温度场测定方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)检测准备

A受火混凝土构件相关资料搜集：

针对需进行温度场计算的混凝土构件，详细查阅相关图纸，掌握其结构形式、断面尺寸、混凝土强度等级、钢筋布置、保护层厚度、最近测试的混凝土碳化深度等信息。

B火灾情况调查

首先需要对火灾前混凝土构件所处环境温度进行调查，然后需要掌握构件所处环境的空间情况、燃烧物种类与数量、火灾持续的时间、灭火方式等，辅助判断温度场计算结果正确性，并对构件的受火范围、受损程度进行记录。

C设备准备

所需的设备主要包括：混凝土取芯机(5cm钻头内径)、电钻(2cm钻头直径)、浓度为1～2％酚酞酒精溶液、游标卡尺或碳化深度尺、粉末清理工具等。

D措施准备

辅助措施应充分结合构件所处现场实际情况，保证整个检测过程的方便性和安全性。

2)现场检测

A确定检测位置

检测位置宜选择在混凝土直接受火面，混凝土未产生较严重的剥落，且局部破损不影响构件使用的位置。若需要在已产生混凝土剥落的位置进行检测，应保证选择的位置能够检测到中性化深度及烧疏层厚度。

B确定取样方法

推荐在受火部位混凝土表面钻取芯样，便于观察混凝土烧疏层厚度及中性化深度，芯样长度宜达到保护层厚度。条件不允许时，可在混凝土表面钻取直径约2cm、深度达到保护层厚度的孔洞进行测试。

C烧疏层厚度检测

使用游标卡尺或碳化深度尺等对烧疏层厚度进行测试，对一个点重复测试3次，每次读数精确至0.01mm，3次测试结果极差不得超过0.1mm，否则重新测试，以3次测试结果的平均值作为该位置烧疏层厚度。

D中性化深度检测

将混凝土芯样沿垂直于外表面的方向劈裂，在劈裂表面喷浓度为1～2％酚酞酒精溶液，或在钻取的孔洞内喷酚酞酒精溶液。待中性化与未中性化界面清晰时，使用游标卡尺或碳化深度尺等对中性化深度进行测试，对一个点重复测试3次，每次读数精确至0.01mm，3次测试结果极差不得超过0.1mm，否则重新测试，以3次测试结果的平均值作为该位置中性化深度。

3)温度场计算

将对同一批次的混凝土进行火烧试验所得中性化界面、烧疏层界面对应的经验温度值T1、T2，调查所得火灾前混凝土构件所处环境温度T0，及现场测试所得的中性化深度、烧疏层厚度x1、x2代入式

，即可求得温度场计算公式。若条件不允许进行火烧试验时，可令T1＝550℃、T2＝700℃。

本发明的计算原理为：

混凝土内部温度场可以通过指数模型T＝T0+AeBx来反映。T为混凝土内部一点的温度，x为该点距受火面的距离，T0为构件远离受火面位置的温度，A、B为常数。单面受火状态下，T0为火灾前混凝土结构所处环境的温度。

用浓度为1～2％酚酞酒精溶液可检查出受火混凝土中性化分界面，令中性化分界面对应温度为T1；当混凝土达到一定温度后，混凝土变得疏松，将混凝土破开，能够看到较为明显的分层，用锤子可以很轻松将该部分敲下，定义该层为烧疏层，令烧疏层分界面对应温度为T2。若检测所得中性化深度x1、烧疏层厚度x2，将(x1,T1)、(x2,T2)代入指数模型中，得到两个二元方程，联立即可求出A、B的值。

从而混凝土内部温度场为：

式(3)中含5个常数项，分别为T₀、T₁、T₂、x₁、x₂。T₁、T₂为中性化界面、烧疏层界面对应的经验温度值，可根据混凝土火烧试验获得，若条件不允许，可取经验值。T₀即火灾前混凝土结构所处环境的温度，x₁、x₂为火灾后混凝土碳化深度和烧疏层厚度，需进行调查、检测获得。具体流程见图1。

尽管为说明目的公开的本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。