CN110487845A - 一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法 - Google Patents

一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110487845A
CN110487845A CN201910636052.0A CN201910636052A CN110487845A CN 110487845 A CN110487845 A CN 110487845A CN 201910636052 A CN201910636052 A CN 201910636052A CN 110487845 A CN110487845 A CN 110487845A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concrete
weight
loss ratio
sample
fire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910636052.0A
Other languages
English (en)
Inventor
许肇峰
吴益林
陈映贞
刘仕顺
王勇平
林志春
魏斌
何惟煌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Cross Section Inspection Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Cross Section Inspection Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Cross Section Inspection Co Ltd filed Critical Guangdong Cross Section Inspection Co Ltd
Priority to CN201910636052.0A priority Critical patent/CN110487845A/zh
Publication of CN110487845A publication Critical patent/CN110487845A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，涉及受火混凝土构件损伤检测与评估方法领域，在同一混凝土桥梁构件上选取与受火区域组分相同的混凝土配比的未受火区域，作为混凝土桥梁构件温度场的标定区域；获得标定区域混凝土的失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)；对受火区域不同深度取样，记为样本A，获得样本A的失重率SZei；将失重率SZei代入失重率变化曲线T(sz)，得到样本A所对应的温度Te，多个Te则构成火灾后混凝土桥梁构件温度场；本发明通过逐层检测混凝土构件深度方向混凝土失重率，进而分析得到其内部温度场，操作简便，对于实际工程破坏力度小，易于在实际工程中推广使用。

Description

一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法
技术领域
本发明涉及受火混凝土构件损伤检测与评估方法领域，更具体地，涉及一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法。
背景技术
火灾后混凝土桥梁构件损伤状况与其经历温度情况密切相关，为准确判断火灾后混凝土桥梁构件的承载状况，保证桥梁使用安全，需要获取混凝土桥梁构件温度场分布。常用的的方法通常有两种：一种是通过火场调查，采用有限元计算分析软件数值模拟混凝土桥梁构件的温度场分布；另一种是通过检测火灾后桥梁构件内部位置混凝土物理化学特征变化，由其反映构建内部温度场的实际分布状况。
对于第一种，采用有限元数值模拟混凝土桥梁构件内部温度场，该方法需要人员对火场情况进行详细的调查，准确判断火场的温度分布后，输入有限元数值分析所需结构和热分析相关参数，因此，其计算的准确性受人为主观因素影响大，准确度不高。
对于第二种，由混凝土桥梁构件物理化学特征变化反映构件内部温度场，该方法的关键在于准确获取火灾后混凝土构件内部物理化学特征的变化。目前，现有的检测方法包括：回弹法、超声波法、碳化深度检测法等。
回弹法属于桥梁构件的表面硬度法，只能检测混凝土构件表面硬度的变化，无法检测混凝土构件材质沿深度的变化。
超声波法对被检测构件表面平整度要求严格，且检测数据受构件内部含水率、钢筋分布、混凝土的密实度等综合因素的影响大，实际检测误差大，难以现场使用。
碳化深度法由于高温后混凝土具有一定吸湿性，会重新吸附空气中的水分，重新呈现碱性，其现场检测准确度不高。
综上所示，由于火灾对混凝土构件损伤复杂，检测中受到现场光线、内部钢筋以及骨料非均匀分布等因素影响，现有检测方法难以在实际工程中推广应用，因此，亟需一种能在实际工程中推广应用的检测方法。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，通过逐层检测混凝土构件深度方向混凝土失重率，进而分析得到其内部温度场，操作简便，对于实际工程破坏力度小，易于在实际工程中推广使用。
本发明采取的技术方案是，一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，在同一混凝土桥梁构件上选取与受火区域组分相同的混凝土配比的未受火区域，作为混凝土桥梁构件温度场的标定区域；获得标定区域混凝土的失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)；对受火区域不同深度取样，记为样本A，获得样本A的失重率SZei；将失重率SZei代入失重率变化曲线T(sz)，得到样本A所对应的温度Te，多个Te则构成火灾后混凝土桥梁构件温度场。
本技术方案中，核心目的是选取可以与受火区域进行比对的标定区域，由于标定区域的为受火影响较小或未受火影响的区域，且混凝土组分与受火区域相同，因此，可以通过标定区域混凝土的失重率随温度的变化来预测受火区域的温度场情况。采用此种方式，不会对未受火区域造成损伤，检测过程不受现场光线、内部钢筋以及骨料非均匀分布等因素影响，容易实现，易于在实际工程中推广使用。
进一步地，所述失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)的获得过程如下：S11：勘测火灾后的混凝土桥梁构件外观，检查构件损失程度，确定需要检测的构件和区域，在该构件区域附近选取与受火区域组分相同的混凝土配比的未受火区域；
S12：对未受火区域进行多次取样，记为样本B；
S13：对样本B分别进行灼烧、干燥、称重后得到失重率SZdi；
S14：根据灼烧时的不同温度及其对应得到的失重率SZdi，建立失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)。
进一步地，步骤S13中还包括：
S21：选择与样本B数量相同的瓷坩埚，对瓷坩埚进行编号及称重，将瓷坩埚在Td0的高温下灼烧120min后，取出干燥冷却60min后，对其称重，记为Wcdi；
S22：将样本B分别放入灼烧并干燥冷却后的瓷坩埚中，在不同温度Ti(Ti＜Td0)下进行高温灼烧120min，取出干燥冷却60min后，对其称重，记为Wdi；
S23：将步骤S22中冷却后的样本B重新在Td0的高温下灼烧120min后，取出干燥冷却60min后，对其称重，记为W1020di；
S24：按照以下公式计算标定区域混凝土的失重率SZdi：
进一步地，Td0＝1020℃；Ti以100℃递增。
进一步地，获得样本A的失重率SZei的过程如下：
S31：勘测火灾后的混凝土桥梁构件外观，检查构件损失程度，确定需要检测的构件和区域；S32：对步骤S31中选定的构件区域，从表层向里，进行不同深度的取样，记为样本A；
S33：对样本A分别进行灼烧、干燥、称重后得到失重率SZei。
进一步地，步骤S32中，沿着构件受火面深度方向按照10mm的深度递进进行取样。
进一步地，步骤S33中还包括：
S41：选择与样本A数量相同的瓷坩埚，对瓷坩埚进行编号及称重，将瓷坩埚在Te0的高温下灼烧120min后，取出干燥冷却60min后，对其称重，记为Wcei；
S42：去除样本A的自由水后，将其放入灼烧并干燥冷却后的瓷坩埚中，在Te0的高温下高温灼烧120min，取出干燥6h后，再进行干燥冷却60min后，对其称重，记为Wei；
S43：将步骤S42中冷却后的样本A重新煅烧至高温Te0，对其称重，记为W1020ei；
S44：按照以下公式计算标定区域混凝土的失重率SZei：
进一步地，去除样本A的自由水的步骤为：将样本A放入105℃的环境下6h。
进一步地，Te0＝1020℃。
进一步地，失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)的函数关系式如下：
T＝861.18-5.24×103sz-8.31×104sz2。
与现有技术相比，本发明对混凝土受高温作用后的实际状态进行高温试验，建立由高温后混凝土充分灼烧分解后失重率推算其内部温度场的计算公式，实现检测混凝土构件内部温度场的基本方法。该方法具有实施简单方便、受火场环境因素影响小，准确度高等优点。通过该方法获取结构的内部温度场后，可进一步由混凝土材质经历高温后的劣化规律，评估构件内部的损伤状况，进而分析结构承载能力变化，为后续桥梁维修加固决策提供依据，因而该发明具有重要的社会经济价值。
附图说明
图1为本发明拟合得到的失重率变化曲线T(sz)。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例
首先选取结构待检测的混凝土受火区域和未受火区域，然后对受火区域和未受火区域(标定区域)混凝土取样；通过对标定区域的混凝土进行高温试验，建立由标定区域混凝土充分灼烧后失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)；实测受火构件不同深度各层混凝土经高温煅烧充分分解的失重率SZei；将受火区域的不同深度各层混凝土失重率SZei代入公式T(sz)，计算得到受火区域不同深度各层混凝土所经历温度值T，形成混凝土桥梁构件内部温度场分布。
一种火灾后混凝土构件温度场测定方法包括以下步骤：
(1)确定检测的位置。在前期火场踏勘和混凝土桥梁构件外观检查基础上，根据其构件损失程度，确定需要检测构件和区域；在该构件区域附近选取与受火区域组分相同的混凝土配比的未受火区域。
(2)取样。采用带扩孔器的冲击钻在构件受火区域，沿着构件受火面深度方向按照0～10mm，10～20mm，20～30mm等不同深度分别各钻取受火区域的混凝土粉末样品40g左右；在未受火区域(标定区域)钻取混凝土粉末300g。
(3)瓷坩埚编号及称重。取一组瓷坩埚12个(编号i＝1～12)，放入1020℃的高温炉中灼烧120min后，取出放入干燥器中冷却60min后，对其称重，编号i＝1～9的记录Wcdi，编号i＝10～12的记录Wcei。
(4)建立标定区域混凝土充分灼烧后失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)：
a)获取高温作用后混凝土样品初始质量Wdi。从标定区域的300g混凝土粉末中各称取20g的混凝土样品B，放入经过(3)高温恒重的编号i＝1～9的瓷坩埚中，并做好标签记录，随后将其分别放入高温炉中，对应编号，按照温度Ti(i＝1～9)＝105℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃的高温对其灼烧120min；取出后放入干燥器中冷却60min后，对其称重，记为Wdi；
b)获取1020℃高温灼烧后混凝土样品最终质量W1020i。将(4)a)中经历高温作用后混凝土样品B重新放入高温炉中锻烧至Td0＝1020℃，后取出放入干燥器中冷却60min后，对其称重，记为W1020di；
c)计算标定区域的混凝土失重率SZdi。按照以下公式计算标定区域混凝土的失重率SZdi：
d)建立标定区域混凝土充分灼烧后失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)。绘制标定区域的混凝土样品B随温度Ti的失重率SZdi变化曲线，如图1所示，通过非线性拟合得到失重率变化曲线T(sz)：
T＝861.18-5.24×103SZdi-8.31×104SZdi2。
(5)受火区域在不同深度各层混凝土的经历Te0＝1020℃高温煅烧后的失重率SZei；
a)测试受火区域各层混凝土样品祛除自由水后的初始质量Wei。将从受火区域的混凝土构件中分层钻取的混凝土粉末样品A中各称取20g放入经过(3)高温恒重的编号i＝10～12的瓷坩埚中，并做好标签记录；随后将其放入105℃干燥箱中干燥6h，去除样本A的自由水；最后将其取出放入干燥器中冷却60min后，对其称重，记为Wei；
b)获取1020℃高温灼烧后混凝土样品最终质量W1020i。将(5)a)中经历高温作用后的混凝土样品放入高温炉中煅烧至Te0＝1020℃，对其称重，记为W1020ei；
c)计算受火区域的混凝土失重率SZei。按照以下公式计算计算各混凝土样品的失重率SZei：
(6)温度场计算。将计算得到受火区域各层混凝土样品的失重率SZei代入所建立的失重率变化曲线T(sz)，即可计算得到样本A所对应的温度Te，再结合样品A取样时按照0～10mm，10～20mm，20～30mm构件深度方向即可绘制受火区域内部温度场的分布曲线。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明实施例所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，在同一混凝土桥梁构件上选取与受火区域组分相同的混凝土配比的未受火区域，作为混凝土桥梁构件温度场的标定区域；获得标定区域混凝土的失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)；对受火区域不同深度取样，记为样本A，获得样本A的失重率SZei；将失重率SZei代入失重率变化曲线T(sz)，得到样本A所对应的温度Te，多个Te则构成火灾后混凝土桥梁构件温度场。
2.根据权利要求1所述的一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，所述失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)的获得过程如下：
S11：勘测火灾后的混凝土桥梁构件外观，检查构件损失程度，确定需要检测的构件和区域，在该构件区域附近选取与受火区域组分相同的混凝土配比的未受火区域；
S12：对未受火区域进行多次取样，记为样本B；
S13：对样本B分别进行灼烧、干燥、称重后得到失重率SZdi；
S14：根据灼烧时的不同温度及其对应得到的失重率SZdi，建立失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)。
3.根据权利要求2所述的一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，步骤S13中还包括：
S21：选择与样本B数量相同的瓷坩埚，对瓷坩埚进行编号及称重，将瓷坩埚在Td0的高温下灼烧120min后，取出干燥冷却60min后，对其称重，记为Wcdi；
S22：将样本B分别放入灼烧并干燥冷却后的瓷坩埚中，在不同温度Ti(Ti＜Td0)下进行高温灼烧120min，取出干燥冷却60min后，对其称重，记为Wdi；
S23：将步骤S22中冷却后的样本B重新在Td0的高温下灼烧120min后，取出干燥冷却60min后，对其称重，记为W1020di；
S24：按照以下公式计算标定区域混凝土的失重率SZdi：
4.根据权利要求3所述的一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，Td0＝1020℃；Ti以100℃递增。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，获得样本A的失重率SZei的过程如下：
S31：勘测火灾后的混凝土桥梁构件外观，检查构件损失程度，确定需要检测的构件和区域；
S32：对步骤S31中选定的构件区域，从表层向里，进行不同深度的取样，记为样本A；
S33：对样本A分别进行灼烧、干燥、称重后得到失重率SZei。
6.根据权利要求5所述的一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，步骤S32中，沿着构件受火面深度方向按照10mm的深度递进进行取样。
7.根据权利要求5所述的一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，步骤S33中还包括：
S41：选择与样本A数量相同的瓷坩埚，对瓷坩埚进行编号及称重，将瓷坩埚在Te0的高温下灼烧120min后，取出干燥冷却60min后，对其称重，记为Wcei；
S42：去除样本A的自由水后，将其放入灼烧并干燥冷却后的瓷坩埚中，在Te0的高温下高温灼烧120min，干燥冷却60min后，对其称重，记为Wei；
S43：将步骤S42中冷却后的样本A重新煅烧至高温Te0，对其称重，记为W1020ei；
S44：按照以下公式计算标定区域混凝土的失重率SZei：
8.根据权利要求7所述的一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，去除样本A的自由水的步骤为：将样本A放入105℃的环境下6h。
9.根据权利要求7所述的一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，Te0＝1020℃。
10.根据权利要求1～4任一项所述的一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法，其特征在于，失重率SZdi随温度Ti的失重率变化曲线T(sz)的函数关系式如下：
T＝861.18-5.24×103SZdi-8.31×104SZdi2。
CN201910636052.0A 2019-07-15 2019-07-15 一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法 Pending CN110487845A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910636052.0A CN110487845A (zh) 2019-07-15 2019-07-15 一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910636052.0A CN110487845A (zh) 2019-07-15 2019-07-15 一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110487845A true CN110487845A (zh) 2019-11-22

Family

ID=68547072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910636052.0A Pending CN110487845A (zh) 2019-07-15 2019-07-15 一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110487845A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111695179A (zh) * 2020-05-19 2020-09-22 广东交科检测有限公司 一种火灾后混凝土桥梁材料力学性能折减系数计算方法
CN113970632A (zh) * 2021-10-25 2022-01-25 交通运输部公路科学研究所 遭受火灾后的混凝土桥梁结构检测装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111695179A (zh) * 2020-05-19 2020-09-22 广东交科检测有限公司 一种火灾后混凝土桥梁材料力学性能折减系数计算方法
CN113970632A (zh) * 2021-10-25 2022-01-25 交通运输部公路科学研究所 遭受火灾后的混凝土桥梁结构检测装置
CN113970632B (zh) * 2021-10-25 2023-08-18 交通运输部公路科学研究所 遭受火灾后的混凝土桥梁结构检测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Static and dynamic mechanical properties of sedimentary rock after freeze-thaw or thermal shock weathering
Lucchi Thermal transmittance of historical stone masonries: A comparison among standard, calculated and measured data
Spragg et al. Electrical testing of cement-based materials: Role of testing techniques, sample conditioning, and accelerated curing
Im et al. Characterization of mode-I and mode-II fracture properties of fine aggregate matrix using a semicircular specimen geometry
Tang et al. Crack propagation and coalescence in quasi-brittle materials at high temperatures
US20070179653A1 (en) Method and system for concrete quality control based on the concrete's maturity
Wu et al. Thermal fields of cracked concrete members in fire
Nobile Prediction of concrete compressive strength by combined non-destructive methods
CN110487845A (zh) 一种火灾后混凝土桥梁构件温度场检测方法
CN102507849A (zh) 模拟发动机燃烧室环境的动态氧化烧蚀测试装置及方法
Birgisson et al. Characterisation of asphalt mixture cracking behaviour using the three-point bending beam test
Pei et al. Multipoint measurement of early age shrinkage in low w/c ratio mortars by using fiber Bragg gratings
Moreira et al. Experimental proof of moisture clog through neutron tomography in a porous medium under truly one‐directional drying
Ziari et al. Evaluation of effects of temperature, relative humidity, and wind speed on practical characteristics of plastic shrinkage cracking distress in concrete pavement using a digital monitoring approach
Menéndez et al. Use of decomposition of portlandite in concrete fire as indicator of temperature progression into the material: Application to fire-affected builds
Zendri et al. A review of common NDTs in the monitoring and preservation of historical architectural surfaces
Nordlund et al. Impact of fire on the stability of hard rock tunnels in Sweden
Panico et al. Monitoring rising damp in solid masonry walls: An experimental comparison of five different methods
Chéruel et al. Unrestrained ASR volumetric expansion for mass concrete structures: Review and experimental investigation using 3d laser scanning
US20040083057A1 (en) Method and system for concrete quality control based on the concrete's maturity
Crawford et al. Interlaboratory study on measuring coefficient of thermal expansion of concrete
Ghandehari et al. In-situ measurement of liquid phase moisture in cement mortar
Guerrieri et al. An experimental investigation into the influence of specimen size, in-situ pore pressures and temperatures on the spalling of difference size concrete panels when exposed to a hydrocarbon fire
Alsherif et al. Triaxial cell for nonisothermal shear strength of compacted silt under high suction magnitudes
Bene et al. Numerical–experimental method to study the viscous behaviour of ceramic materials

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191122