CN117192023A - 实施抗火密封防护的节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实施抗火密封防护的节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验方法。所述方法在含有HDPE护套的斜拉索或模拟主缆试样外表面实施与实体缆索表面相同的抗火密封防护结构，实施过程中在试件表面各层分别预埋温度传感器，试件制作成型后，在埋设温度传感器的部位下方放置多把液化气喷枪，点燃喷枪后开始燃烧试验，火焰温度稳定控制在1100℃，每隔1min记录各温度传感器的显示温度，在规定的耐火时间内，试件最外层钢丝束表面平均温度不超过300℃，则判定试验结果为合格，否则为不合格。本发明通过在试件表面实施与实体索相同的抗火密封防护结构，进行密闭空间有氧燃烧试验，准确验证抗火密封防护结构应用于缆索防护的隔热性能，为缆索抗火提供可靠性保证。
Description
技术领域
本发明属于缆索防护技术领域，涉及一种实施抗火密封防护的节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验方法。
背景技术
桥梁是交通基础设施的重要组成部分，大量新型桥梁结构形式与建造新技术不断涌现，缆索体系桥梁由于能够实现超大跨度且造型美观，被越来越多地运用到现代桥梁工程中。缆索桥的主要承重构件为钢结构，钢材在火灾高温下其力学性能会快速衰退，当温度达到500℃时，钢材的强度仅为常温下强度的50％，当温度超过800℃时，钢材的强度基本全部丧失，使得钢结构桥梁在火灾作用下存在着局部或整体垮塌的危险。与此同时，随着桥梁建设的发展，使得各区域之间的联系更加紧密，致使这些桥梁上运输易燃易爆物品的车辆(油罐车等)也不断增多，由此导致的车辆燃烧起火的事件也越来越多。油罐车火灾下，桥梁结构一旦受到破坏，不仅会威胁人们的生命和财产安全，造成直接经济损失，而且还会使城市交通处于瘫痪状态，损失不可估量。因此，在实施桥梁缆索抗火防护措施后的有效性验证，关系着缆索抗火材料的质量和技术有效性，通过深入研究从而提高缆索抗火性能是十分必要。
目前，桥梁缆索燃烧试验主要包括垂直燃烧试验、垂直燃烧氧指数试验、横向燃烧试验、燃烧释放烟气试验与消防涂层燃烧试验，其中垂直燃烧试验通过将缆索垂直悬挂在实验室中，并点燃其底部，观察燃烧的行为和性能，主要评估缆索在垂直方向上的燃烧性能。垂直燃烧氧指数试验则是通过测量缆索在垂直燃烧状态下所需的氧气浓度来评估其燃烧性能，氧指数越高，表示缆索的燃烧难度越大。而横向燃烧试验将缆索水平放置并点燃一侧，通过观察火势的传播和燃烧的特性对缆索在水平方向上的燃烧性能和火势传播能力进行研究。燃烧释放烟气试验侧重于通过测量烟气的浓度和成分，评估缆索的燃烧产物对人体健康和环境的影响。消防涂层燃烧试验通过对缆索表面涂覆消防涂层并进行燃烧试验，针对涂层对缆索的阻燃性能和燃烧延迟效果进行评估。从目前桥梁缆索燃烧试验看来，仅消防涂层燃烧试验考虑到了桥梁缆索涂层保护的抗火性能试验研究，但是一方面消防涂层燃烧试验主要关注涂层本身的性能，而无法全面评估涂层与缆索之间的结合效果，如涂层的粘附性、耐久性等因素对整体阻燃性能的影响。
发明内容
为解决桥梁缆索的抗火性能试验问题，本发明提供一种实施抗火密封防护的节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验方法，该方法在消防涂层燃烧试验的基础上综合考虑了涂层与缆索之间的结合效果，不仅可以对其抗火性能进行综合研究，还验证了该防护涂层的实用性，实现了相关防护措施下桥梁缆索的抗火性能的准确检测，为桥梁缆索防火提供可靠性保证。
本发明的技术方案如下：
实施抗火密封防护的节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验方法，包括以下步骤：
在长度不小于1000mm的含有HDPE护套的斜拉索或模拟主缆试样外表面实施与实体缆索表面相同的抗火密封防护结构，实施过程中在试件表面各层分别预埋温度传感器，试件制作成型后，在埋设温度传感器的部位下方放置多把液化气喷枪，使试件受火面积为四面受火，点燃喷枪后开始燃烧试验，火焰温度稳定控制在1100℃，火焰温度上下浮动不超过50℃，每隔1min记录各温度传感器的显示温度，在规定的耐火时间内，试件最外层钢丝束表面平均温度不超过300℃，则判定试验结果为合格，否则为不合格。
在本发明具体实施方式中，采用的抗火密封防护结构包括纤维抗火隔热带与纤维密封胶带，纤维抗火隔热带的厚度根据实际模拟的实体缆索表面实施的纤维抗火隔热带的厚度相同，在本发明具体实施方式中，以4.0mm厚度为例；纤维密封胶带的厚度根据实际模拟的实体缆索表面实施的纤维密封胶带的厚度相同，在本发明具体实施方式中，以3.0mm厚度为例。
在本发明具体实施方式中，试件表面各层分别预埋温度传感器，温度传感器a设置在钢丝束表面、温度传感器b设置在护套表面、温度传感器c设置在纤维抗火隔热带表面、温度传感器d设置在纤维密封胶带表面。
优选的，液化气喷枪的数量为4把。
优选的，温度传感器包括K型铠装热电偶与K型温控表XMTD-3001，尺寸为3mm*2000mm；温度检测量程为0-1200℃，精度为±0.5℃；火焰温度探测时采用陶瓷刚玉保护管对K型热电偶进行保护，其可承受温度范围为0-1500℃。
优选的，测试火源温度的温度传感器的热电偶感温端放在离试件受火面100mm的位置。
本发明试验过程中若试件丧失耐火完整性或/和耐火隔热或/和耐火稳定性，试验即可终止。如已达到试验的预期要求时或有对人员的安全造成威胁的可能时或有对设备造成重大损坏的因素时也可终止试验。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过模拟现场火灾燃烧试验可以帮助评估节段实体缆索在火灾情况下的安全性能，了解缆索在火灾中的响应和表现，包括火焰传播、烟雾排放、材料燃烧速度等，从而评估桥梁缆索的防火性能是否符合相关标准和要求。另一方面，通过研究节段实体缆索在火灾中的燃烧特性可以为制定和改进防火策略提供指导。根据实验结果，可以确定适当的防火措施，如添加阻燃剂、改变材料组成、增加隔热层等，以减少桥梁缆索在火灾中引发和助长火势的可能性，避免由于火灾导致缆索力学性能降低而造成经济损失并威胁人身安全等问题。此外，通过节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验，可以全面了解和解决桥梁缆索在火灾情况下可能面临的各种问题，从而提高缆线的安全性和可靠性。
附图说明
图1是节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验原理流程图。
图2是节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验的具体实验构造图，其中1-钢丝束、2-HDPE护套、3-纤维抗火隔热带、4-纤维密封胶带、5-温度传感器a、6-温度传感器b、7-温度传感器c、8-温度传感器d、9-液化气喷枪。
图3为实施例1中各检测位点的温度随时间变化曲线。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施抗火密封防护的节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验方法的原理与具体操作步骤如图1所示，具体为：首先根据模拟的实体缆索的抗火防护结构，在长度不小于1000mm的斜拉索或模拟主缆试样外表面实施相同的抗火防护结构，将制备好的试件根据实际情况置于实验炉上，调整液化气喷枪位置，使试件受火面积为四面受火。测试火源温度的热电偶感温端应放在离试件受火面100mm的位置，试件内部热电偶感温端应放在接近火源位置最外侧钢丝束的表面。每支热电偶的读数间隙要求不超过1min。升温曲线及耐火实验HC类试件的升温曲线、炉内温度、试件内部温度测量及控制按照GA/T 714-2007的规定进行。试验开始前应检查热电偶记录的环境温度。当炉内热电偶的平均温度达到50℃时，作为试验开始时间，所有测量仪表开始工作。实验过程中，连续测量和记录或每间隔不超过5min测量和记录一次火源温度和试件内部温度。试验开始5min后火源平均温度值应为1100±50℃，单点温度值应为1100±100℃。试验过程中若试件丧失耐火完整性或/和耐火隔热或/和耐火稳定性，试验即可终止。如已达到试验的预期要求时或有对人员的安全造成威胁的可能时或有对设备造成重大损坏的因素时也可终止试验。
图2是实施抗火密封防护的节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验的具体实验构造图，其中1-钢丝束、2-HDPE护套、3-纤维抗火隔热带、4-纤维密封胶带、5-温度传感器a、6-温度传感器b、7-温度传感器c、8-温度传感器d、9-液化气喷枪。如图所示，试验过程中在试件表面各层分别预埋温度传感器，温度传感器a设置在钢丝束表面、温度传感器b设置在护套表面、温度传感器c设置在纤维抗火隔热带表面、温度传感器d设置在纤维密封胶带表面，试件制作成型后，在埋设温度传感器的部位放置4把液化气喷枪，使试件受火面积为四面受火，点燃喷枪后开始燃烧试验，火焰温度稳定控制在1100℃，火焰温度上下浮动不超过50℃，每隔1min记录温度传感器a、温度传感器b、温度传感器c的显示温度，在规定的耐火时间内，试件最外层钢丝束表面平均温度不超过300℃，则判定试验结果为合格，否则为不合格。
实施例1
本实施例利用液化石油气对实施了抗火密封防护的模拟主缆构件进行持续地燃烧，直观模拟车致火灾(油罐车燃烧)对缆索影响的实际工况，测试试件的温度变化和火损影响，评价防火隔热性能。采用如图3所示的碳氢火灾标准曲线作为升温参考，预计15分钟火焰温度达到1100℃。本实施例在模拟缆索钢管外表面首先缠绕双层总厚度为7mm的抗火隔热带，再抗火隔热带外表面缠绕一层厚度约3mm厚的耐火阻燃密封胶带(“三胶两布”模式:胶-网格布-胶-网格布-胶)，最后在密封胶带外表面缠上一层厚度为1mm的抗高温陶瓷化纤维缠包带，作为抗火密封防护结构。钢管内部布设有HDPE防护套的索芯。实施过程中在试件内部及表面分别埋有温度传感器分别测试靠近钢管内壁的钢丝束表面(HDPE护套内)温度及火源温度。试验时，点燃喷枪后开始燃烧试验，每隔5min记录每个温度传感器的显示温度，温度随时间变化曲线如图3所示。从图3可以看出，在1100℃下燃烧60min时，钢丝束表面温度在210℃左右，小于300℃，满足规定的耐火性能。
Claims (6)
1.实施抗火密封防护的节段实体缆索模拟现场火灾燃烧试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
在长度不小于1000mm的含有HDPE护套的斜拉索或模拟主缆试样外表面实施与实体缆索表面相同的抗火密封防护结构，实施过程中在试件表面各层分别预埋温度传感器，试件制作成型后，在埋设温度传感器的部位下方放置多把液化气喷枪，使试件受火面积为四面受火，点燃喷枪后开始燃烧试验，火焰温度稳定控制在1100℃，火焰温度上下浮动不超过50℃，每隔1min记录各温度传感器的显示温度，在规定的耐火时间内，试件最外层钢丝束表面平均温度不超过300℃，则判定试验结果为合格，否则为不合格。
2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，抗火密封防护结构包括纤维抗火隔热带与纤维密封胶带，纤维抗火隔热带的厚度为4.0mm，纤维密封胶带的厚度为3.0mm；试件表面各层分别预埋温度传感器，温度传感器a设置在钢丝束表面、温度传感器b设置在护套表面、温度传感器c设置在纤维抗火隔热带表面、温度传感器d设置在纤维密封胶带表面。
3.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，液化气喷枪的数量为4把。
4.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，温度传感器包括K型铠装热电偶与K型温控表XMTD-3001，尺寸为3mm*2000mm；温度检测量程为0-1200℃，精度为±0.5℃；火焰温度探测时采用陶瓷刚玉保护管对K型热电偶进行保护，其可承受温度范围为0-1500℃。
5. 根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，测试火源温度的温度传感器的热电偶感温端放在离试件受火面 100 mm 的位置。
6.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，试验过程中，若试件丧失耐火完整性或/和耐火隔热或/和耐火稳定性，终止试验；如已达到试验的预期要求时或有对人员的安全造成威胁的可能时或有对设备造成重大损坏的因素时，终止试验。
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