CN113804557A - 一种模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法。本发明采用电磁感应热处理技术进行升温，模拟实际火场温度，一方面是升温速度快、保温时间久，能很准确的模拟火场环境；并建立了精度更高的公式来进行分析计算，其试验结果能准确反映火灾发生后的钢筋的屈服强度变化，为分析火灾发生时的建筑物变化情况提供有力的科学依据，也为火灾后的钢筋结构损伤评估及修复提供试验依据。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，特别是涉及一种模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法。
背景技术
火的发现与使用成为人类社会的发展与生产力进步的主要推动力。在近现代社会发展过程中，随着高层、大跨度及钢结构建筑物的大规模建设，火灾成为对建筑结构影响最大的灾害之一，对人类的生命安全和社会经济产生巨大损失；建筑结构材料在高温下的性能会发生变化，高温后材料的力学性能也会与常温时有巨大差异；若建筑物发生火灾，其室内空气温度最高可达到800℃至1200℃，而普通钢筋在550℃开始其力学性能就会发生改变，因此建筑的强度及稳定性在高温冷却后较为容易受到影响，并且钢筋处于高温下时间及冷却方式的不同，高温下力学性能有差异，高温后力学性能也有差异。
建筑物发生火灾与其他火灾类型相比，其蔓延速度较快，消防人员扑救难度较大，并且室内逃生路线有限，造成人员伤亡的概率较大，对经济财产造成的损失也较为严重。建筑火灾除了燃烧财物、建筑物倒塌等引起的直接损失外，还会使结构失稳产生构件破坏及倒塌影响周边建筑使用安全及稳定性而产生间接损失；大火中建筑材料性能在高温下产生退化，结构承载力同时发生减小，退化至一定程度后，会使结构产生巨大形变，结构会出现大挠度变形，在建筑物荷载超过结构极限承载力时结构会丧失承载能力并发生坍塌。
火灾发生初期温度较低，钢材的力学性能相比较常温时差异较小，结构仍具有足够的承载力，可为人员救援及疏散提供足够的时间；到了火灾中后期，建筑物燃烧时间较长，温度也相对较高，而钢材的屈服强度和极限强度到达500℃至650℃时会发生下降，并且伸长率提高，这时钢结构所承载的荷载会使钢结构发生大挠度变形，并且温度的上升会进一步减小钢材力学性能，建筑承载的荷载超过其极限承载力时，结构便会丧失承载力而失稳坍塌。在火灾被扑灭时，由于其扑灭方式的不同，钢材也会有不同的力学性能，常见的消防灭火方式通过喷洒冷却火源，达到灭火的目的，而高温下钢筋通过水冷却后，不会有明显的屈服平台，达到极限强度时无明显预兆并发生脆性断裂，但是其极限强度相比较未受火钢筋会高很多，在无保护钢结构灭火时需要注意这种情况的发生，防止结构无预兆破坏；结构高温后的不同力学性能及其现象可为火灾后结构损伤评估及修复提供试验依据。
目前加热钢筋的方法比较多，但是现有设备升温速度满无法满足在1-2分钟内迅速将钢筋升温，无法模拟实际火场。高温后不同冷却方式的钢筋试验温度点较少，试验温度间距都是50度以上，公式精度差，不能精确评估火灾后600MPa级电磁感应热处理技术生产的钢筋的力学性能。由于火灾持续时间长短对于建筑物影响很大；升温设备要体现出迅速的升温速度，这样试验结果更贴近实际火场，试验数据才能更好指导火灾后结构损伤评估。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法，它升温速度快，能较好的模拟实际火场情况，且能耗低，经济效果好，试验结果的可靠性高，为火灾后的钢筋结构损伤评估及修复提供试验依据。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法，采用电磁感应热处理技术进行升温，模拟实际火场温度，将钢筋进行加热，将钢筋加热至预定温度后，保持该温度30分钟；保温结束后，立刻将钢筋投于冷却水中进行冷却，然后对冷却后的钢筋进行屈服强度的试验，获得屈服强度的试验数据。
所述的采用电磁感应热处理技术具体是，采用螺旋状导通圆铜管作为加热装置，加热过程中，圆铜管通电电流为5A，在螺旋状内形成涡流，钢筋放置于螺旋状中间在涡流影响下进行升温。
所述的圆铜管厚度2mm，内径10mm，螺距为20cm，螺旋状内径为钢筋直径8-10倍。
所述的预定温度为200-900℃，在该范围内，将温度区间分为小于等于625℃，大于625℃、小于等于750℃，以及大于750℃，并建立公式(1)：
式中，T-火场温度，fy-常温下钢筋屈服强度，fy T-不同火场温度对应的钢筋屈服强度。
由于采用了上述的技术方案，与现有技术相比，本发明采用电磁感应热处理技术进行升温，模拟实际火场温度，一方面是升温速度快、保温时间久，能很准确的模拟火场环境；并建立了精度更高的公式来进行分析计算，其试验结果能准确反映火灾发生后的钢筋的屈服强度变化，为分析火灾发生时的建筑物变化情况提供有力的科学依据，也为火灾后的钢筋结构损伤评估及修复提供试验依据。
具体实施方式
本发明的实施例：一种模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法，采用电磁感应热处理技术进行升温，采用螺旋状导通圆铜管作为加热装置，加热过程中，圆铜管通电电流为5A，在螺旋状内形成涡流，圆铜管厚度2mm，内径10mm，螺距为20cm，螺旋状内径为钢筋直径10倍。钢筋选用600MPa钢筋，将钢筋放置于螺旋状中间在涡流影响下进行升温，将钢筋加热至预定温度后，保持该温度30分钟；保温结束后，立刻将钢筋投于冷却水中进行冷却，然后对冷却后的钢筋进行屈服强度的试验，获得屈服强度的试验数据。
所述的预定温为200-900℃，在该范围内，将温度区间分为小于等于625℃，大于625℃、小于等于750℃，以及大于750℃，并建立公式(1)：
式中，T-火场温度，fy-常温下钢筋屈服强度，fy T-不同火场温度对应的钢筋屈服强度。
上表为试验数据，30分钟恒温加热并水冷后，不同加热温度对应的钢筋屈服强度。
Claims (5)
1.一种模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法，其特征在于：采用电磁感应热处理技术进行升温，模拟实际火场温度，将钢筋进行加热，将钢筋加热至预定温度后，保持该温度30分钟；保温结束后，立刻将钢筋投于冷却水中进行冷却，然后对冷却后的钢筋进行屈服强度的试验，获得屈服强度的试验数据。
2.根据权利要求1所述的模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法，其特征在于：所述的采用电磁感应热处理技术具体是，采用螺旋状导通圆铜管作为加热装置，加热过程中，圆铜管通电电流为5A，在螺旋状内形成涡流，钢筋放置于螺旋状中间在涡流影响下进行升温。
3.根据权利要求2所述的模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法，其特征在于：所述的圆铜管厚度2mm，内径10mm，螺距为20cm，螺旋状内径为钢筋直径8-10倍。
4.根据权利要求2或3所述的模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法，其特征在于：所述的钢筋为直径10mm-14mm的600MPa级智能感应热处理技术生产的钢筋。
5.根据权利要求1所述的模拟火灾后钢筋屈服强度的检测方法，其特征在于：所述的预定温为200-900℃，在该范围内，将温度区间分为小于等于625℃，大于625℃、小于等于750℃，以及大于750℃，并建立公式(1)：
式中，T-火场温度，fy-常温下钢筋屈服强度，fy T-不同火场温度对应的钢筋屈服强度。
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