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火灾发生后,火灾温度的高低和持续时间的长短直接影响建筑结构的承载能力和使用寿 命。因此,在建筑结构受损鉴定中,首先应确定火温。
6.2.1如何确定火温
1. 火灾温度的规律
为了科学而精确地判定火灾温度,我国有关单位根据ISO834 "火灾时间一温度标准曲 线”进行了多次建筑结构构件耐火试验。一般建筑物火灾事故中燃烧的机理有如下规律。
(1) 火灾成长期,这是火灾形成阶段,燃烧是局部的,火势不稳定,火温上升缓慢。但 若可燃物是易燃品,如酒精、汽油类、塑料御品、木材等,则火温迅速上升,火灾成长期维 持时间较短,
<2)火灾旺盛期,可燃物在充分燃烧,室温迅速升高,燃烧相对稳定,一般可达800〜 1 000 °C。其特点是:
可燃物越多,燃烧时间越长,
单位发热量高的可燃物越多,则火温越高;
通风条件好时,燃烧时间较短,但温度高;
通风条件差时,燃烧时间相对较长,但温度较低。
(3)火灾衰减熄灭期,可燃物基本燃完,燃烧面积开始减小,减弱,温度开始下降。整 个火灾时间一温度标准曲线可用ISO834标准公式描述:
T=3451g(8i-l) + T0
式中:T——标准温度(°C); T„——环境温度(°C); t 火灾经历时间(min)。
实际火灾温度曲线和标准火灾升温曲线
的比较如图6-16所示。
2. 火灾温度判定
(1) 根据火灾燃烧时间推算火灾温度。
由ISO834火灾时间一温度标准公式推算, 此时为发生火灾时的气温温度,,为从发 生火灾、成长直至衰减熄灭的火灾时间,一 般由调査确定。这样可由标准公式求得T (见图 6-16)。
(2) 根据残留物烧损特征判定火灾温 度。根据火灾现场,在室内空气不流通的死 角处物品的燃点温度判定火场最低温度。
按照火场残留物和金属变态状况,判定 火场最低或最高温度。如铝合金已熔化,火温可估计为650 °C,角钢支架弯曲变形可估计为 750 °C以上。
(3) 根据结构构件烧损外观特征判定火灾温度。
江苏省建筑科学研究院用模拟火灾试验,对混凝土、砂浆、粘土砖试块和混擬土梁、板 构件在不同燃烧条件下表面顏色、外观特征变化等来评定火灾温度;湖南大学土木H程学院 进行了实际验证试验,其结果见表6-5、表6-6、表6-7。
»6-5火灾毫朦作用后混績土績构外观特征
(4) 根据结构烧损层厚度判定火灾温度。
由羨6-5〜6-7可以看出,当温度在700 °C以上时,混凝土、水泥砂浆、粘土砖表面均 出现损伤裂缝;当温度继续升高或燃烧时间持续,其裂缝随即延伸和发展,进而表层脱落。 因此,据其表层脱落、疏松程度即烧损层厚度,可以判定火灾温度,
注:(1)表中烧损层厚度为三面受火和单面受火的综合值;
.〈2〉试点,工程验SE,浅中数据与实测数踞相对误差为士 10%.
(5) 根据钢筋强度变化判定火灾温度。
在混凝土构件中钢筋强度的变化与钢筋品种有关,在这些关系中可以通过定量试验确定 钢筋强度变化从而判定火灾温度。但其影响因素较多,对构件要进行原位检测和取样试验, 采用此法时受现场条件限制,用得较少。
(6) 用超声波法判定火灾温度。
混擬土在火灾温度影响下其表面和内部出现微裂,有的局部疏松,声波在传播中遇到裂 缝和疏松层后,有的绕道传播,有的反射,也有的直接穿过试件,从而减小了传搆速度。
为了建立超声波脉冲速度与火灾温度的关系,进行标定试验及相关研究,建立相关关系 和相关条件,否则是不便于直接釆用的。
(7)其他判定火灾温度的方法。
主要有电子显微镜分析法。其原理是:混凝土一般由砂、骨料、水泥等经拌和、凝固形 成物相体系,在常•温下,据X射线衍射分析,并用电子显微镜观察到混擬土的主要矿物组 成和显微结构特征。火灾后的混凝土,由于火灾温度作用下混凝土产生水化、碳化和矿物质 分解,从而产生许多新的物相,不同的火灾温度所产生的相变和结构变化不同,从中找出规 律,从而判定火灾温度。
还有一种现场常用的方法,为回弹法°遭受火灾的混凝土不再符合混擬土内、外质量基 本一致的原则,但其表面硬度能够反映其火灾损伤的程度,因此,通过大量的标定试验也可 以判定火灾温度以及混凝土的强度。如果再使用拉拔法(即拔出法)也可以得出较理想的结 果。^
以上方法应缘合使用,综合判定,以准确确定火温分布,确定出最高或最低的火灾溫
度。
6. 2.2火灾后钢筋与混凝土力学性能的确定
1.火灾后钢筋力学性能的变化
高温状态下钢筋软化及内部金属结构发生变化,钢筋的强度随受火温度的升高而不断降 低,受火后钢筋强度变化与钢筋品种、受火温度以及冷却方式有关
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