發(fā)布時間：2016-12-19 20:09

第 1 章  緒論

1.1 前言 
火是人類從事各類生產、生活的重要工具，它見證并且推動了人類社會的發(fā)展，人類社會不能沒有火的存在。然而俗話說水火無情，也就是說火既可以助人為樂，也可以謀財害命。中國古代把火納入“五行”，主禮。究其原因，大概是因為如果火“懂禮貌”的話就可以造福一方，如果“不講禮貌”就能形成火災，貽害四方。由此可見，火是一把雙刃劍，人們必須合理使用火這種工具，并且研究火災發(fā)展規(guī)律，為人類發(fā)展未雨綢繆。 火災發(fā)生概率大，造成的損失也大，是威脅人類的最大災害之一。據資料統(tǒng)計[1], [2]，2004~2013 年，我國年均發(fā)生火災 19.49 萬起，直接財產損失 19.51  億元，因災死亡 1661人，受傷 1281 人。表 1-1 和圖 1-1、圖 1-2 分別給出了從 2004 年至 2013 年火災情況統(tǒng)計。 從表 1-1、圖 1-1 和圖 1-2 可以看出，，自 2004 年至 2013 年，火災所造成的經濟損失逐年攀增。其中，自 2004 年至 2012 年，火災發(fā)生次數、傷亡人數呈現逐年下降趨勢。但 2013 年火災發(fā)生次數、直接經濟損失、傷亡人數均呈現出猛增勢頭，每天約發(fā)生 1065.3起火災，經濟損失達 1327.9 萬元，死亡 5.8 人，傷 4.5 人。也就是說，在消防疏散性能化設計越來越合理，消防設備越來越先進，救援設施越來越可靠的今天，火災發(fā)生規(guī)律依然呈現出不可預估性。因此，我們必須防患于未然，做好各類防范措施，秉承生命至上的理念，優(yōu)化結構設計，爭取把人民生命財產損失降到最低。建筑火災所造成的火災損失高居各類火災之首[3]。據參考文獻[1]、[2]分析得知，建筑火災引火源除家具、設備等常規(guī)易燃品外，建筑構件和建筑材料占很大比重，約占整個室內引火源的 15%。近年來，我國各地區(qū)城鎮(zhèn)化建設飛速發(fā)展，大量的建筑如雨后春筍層出不窮，加之人們越來越注重室內外裝修效果，大量使用易燃的裝修材料，導致火災頻發(fā)。鋼筋混凝土結構是目前比較主要的房屋結構類型。混凝土這種材料雖然具有熱惰性，但是在高溫作用下，鋼筋和混凝土的強度、彈性模量等均呈現劣化趨勢。另外，由于高溫作用使得結構內部產生溫度應力，造成結構同時承受外荷載及溫度作用共同作用，加重了整個結構負擔，進而降低了結構承載能力，最終可能導致構件或結構的破壞。 
............

1.2 課題研究背景
近年來，隨著我國社會經濟的飛速發(fā)展，建筑業(yè)更是日新月異。一時間，似乎高樓大廈的落成總是伴隨著老舊房屋的拆除，這就產生了大量建筑垃圾。根據報道，美國廢棄的混凝土年產量達到了 1.5 億噸[4]，日本廢棄的混凝土年產量約 1.1 億噸[5]。而在我國，以 2005 年為例，廢棄的混凝土量達到了 1 億噸[6]�！吨袊�建筑垃圾資源產業(yè)化(2014 年度)發(fā)展報告》中提到，隨著近幾年我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，我國每年產生的建筑垃圾總量超過了 15.5 億噸，占城市垃圾的比例達到了 40%。 除了老舊房屋拆除所產生的建筑垃圾之外，自然災害也是產生建筑垃圾的原因之一。例如 2008 年汶川特大地震造成了巨大的人員傷亡和財產損失，與此同時還導致大規(guī)模建筑物、道路、橋梁等設施的破壞。據有統(tǒng)計，此次地震造成了大約 530 多萬間房屋倒塌，2143 萬間損毀，有 1300 余萬人需轉移安置，據此估計此次地震所產生的建筑垃圾約 3 億噸[7]。 對建筑垃圾進行如填埋、隨意傾倒等粗狂式的處理，不僅會導致占據土地，阻塞河道等后果，甚至還會引起揚塵，污染水土資源，破壞環(huán)境，從而導致環(huán)境惡化等嚴重惡果。我國對建筑垃圾已經開展大量預防和整治工作�！吨腥A人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》中明確了我國對固體廢棄物污染防治的基本原則，即處理固體廢棄物污染防治的“減量化、資源化、無害化”的“三化”原則[8]，這也是我國在建筑垃圾管理領域的基本技術政策�！吨袊�建筑垃圾資源化產業(yè)發(fā)展報告（2014 年度）》提出了我國在“十三五”時期建筑垃圾資源化的目標和重點任務：一是要大力發(fā)展與建筑垃圾資源化相關的產業(yè)；二是要制定、修改和完善關于建筑垃圾處理利用的相關法律法規(guī)和制度體系；三是要達到一定的目標，即在“十三五期間”大型和中等城市的建筑垃圾資源化利用率要達到 60%，其他城市要達到 30%。由此可見，我國下一步將大力發(fā)展建筑垃圾處理產業(yè)，為實現青山、綠水、藍天打下牢固基礎。 建筑垃圾資源化是指從建筑垃圾中回收有再使用價值的物品或利用某些物質產生新的物質。它包括物資回收、物質轉換、能量轉換三方面的內容。  對廢舊混凝土進行回收利用，不僅可以避免建筑業(yè)對天然砂石等原材料過度依賴，還能減輕對自然環(huán)境的影響和破壞。因此，研究再生混凝土對實現建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展和建設環(huán)境友好型社會具有重大現實意義。
...........

第 2 章  常溫下與高溫下再生混凝土單向板試驗方案 

2.1 試驗目的和任務
研究不同骨料取代率（r）的再生骨料混凝土單向板在常溫下與高溫下的受力和變形性能，為再生骨料混凝土板的結構設計和結構耐火設計提供試驗數據，并為普通混凝土板和再生混凝土板在火災后的工作性能提供參考依據。（1）實測常溫下鋼筋強度； （2）實測常溫下和高溫后不同骨料取代率的混凝土試塊抗壓強度； （3）進行常溫下不同骨料取代率的再生混凝土單向板承載力試驗； （4）進行高溫下不同骨料取代率的再生混凝土單向板耐火試驗。
........

2.2 試驗場地和設備選擇 
（1）在北京市朝陽區(qū)三間房水泥構件廠進行構件制作、試塊留取、養(yǎng)護。 （2）在建研科技股份有限公司結構試驗室進行材料力學性能試驗和再生混凝土單向板承載力試驗。 （3）在中國建筑科學研究院建筑安全與環(huán)境實驗室進行再生混凝土單向板耐火試驗。 （4）所用設備有萬能試驗機、50t 壓力試驗機、壓力傳感器、水平燃燒爐、位移采集儀、溫度采集儀、起重機等。 
........ 

第 3 章 受高溫作用的混凝土和鋼筋的力學性能研究與試驗 ........ 20 
3.1 高溫下與高溫后普通混泥土的力學性能研究 ........... 20 
3.1.1 高溫下普通混凝土力學性能 .......... 20 
3.1.2 高溫后普通混凝土力學性能 .......... 22 
3.2 高溫后再生混泥土的力學性能研究 ......... 24
3.3 高溫下與高溫后鋼筋的力學性能研究 ..... 25 
3.3.1 高溫下鋼筋的力學性能 ......... 25 
3.3.2 高溫后鋼筋的力學性能 .........28 
3.4 高溫下與高溫后鋼筋和普通混凝土的粘結性能研究 ........ 29 
3.5 常溫下與高溫后再生混凝土和鋼筋力學性能試驗 ............ 30
3.6 本章小結 ........ 35 
第 4 章 常溫下再生混凝土單向板承載力試驗與結果分析 ............ 36 
4.1 各測點位置與編號 .......... 36 
4.2 加載過程與試驗現象 ...... 37
4.3 試驗結果分析 ......... 43
4.4 本章小結 ........ 50  
第 5 章 高溫下再生混凝土單向板耐火試驗與結果分析 ....... 51 
5.1 板的安裝與就位 ..... 51 
5.2 試驗過程與試驗現象 ...... 52
5.3 試驗結果分析 ......... 55
5.4 本章小結 ........ 65 

第 5 章  高溫下再生混凝土單向板耐火試驗與結果分析 

5.1 板的安裝與就位 

按前述 2.4.2 相關計試驗劃進行安裝。在試驗開始前，對構件進行了外觀檢查，發(fā)現構件完整，基本沒有掉角、開裂等現象，尺寸和熱電偶預埋位置準確。與此同時檢測了混凝土抗壓強度，待混泥土強度達到 100%抗壓強度設計值后進行吊裝和運輸。構件運至中國建筑科學研究院建筑安全與環(huán)境實驗室后，將與板同條件養(yǎng)護的同配合比的試塊擺放在燃燒爐內，然后將構依次吊裝至燃燒爐上方就位，板兩端支撐長度 150mm，為簡支式。 待單向板安裝就位后，在每塊板上方擺放加載塊。加載量按《混凝土結構試驗方法標準》中要求的預加荷載不超過設計開裂荷載的 70%進行加載。以下公式是關于開裂荷載的計算方法：以上兩種方法計算的開裂荷載值見表 5-1。若按照開裂荷載的 70%計算的話，應當在每塊板上布置不超過 17.70KN 的加載塊。為了保證安全，同時也是根據《建筑結構荷載規(guī)范》的相關要求，本試驗預加荷載的加載量定為 6KN/板，即 2KN/m2。構件安裝效果見 2.4.2 圖 2-10。待各個板均安裝完畢后進行接線工作，將預埋熱電偶與數據采集儀相連。同時，在每塊板跨中位置布置 1 個量程為 20cm 的電子位移計。由于板的受熱應當是單面受火，為了保證混凝土板受熱過程中板側不受熱，在試驗開始前用石棉將板與板之間以及板與燃燒爐之間進行填塞。待全部構件安裝完畢，各個儀表讀數正常后，人員撤離至安全地帶，進行點火作業(yè)，按照標準升溫曲線進行加溫 1.5 小時，中途不停止，直至試驗結束。按照事先制定的計劃，本文對 NCB-2、RCB-2、RCB-4、RCB-6 四種不同再生骨料取代率的再生混凝土單向板進行了高溫下的耐火試驗。表 5-2 和圖 5-1 是本文試驗實際升溫曲線與 ISO834 標準升溫曲線的對比。通過對比可以發(fā)現本文試驗的爐內升溫曲線與標準升溫曲線差異很小，這說明爐溫控制得當，所取得的試驗結果應當是準確有效的。 通過比對可以看出，本試驗爐溫升溫完全符合《建筑構件耐火試驗方法》中關于爐溫控制的相關要求。 

.........

結論 

本文通過研究總結近年來再生混凝土和普通混凝土結構在材料、構件、結構耐火性能方面的相關內容，了解到國內外在普通混凝土結構耐火方面已經取得一定進展，但對再生混凝土結構的耐火研究還不是很多，因此本文通過試驗研究了再生混凝土單向板的耐火性能。 本文制作了 8 塊混凝土強度等級為 C40 的再生骨料取代率不同的混凝土單向板，其中 4 塊進行了常溫下的承載力試驗，另外 4 塊進行了高溫下的耐火試驗。除此之外，本文還做了材性試驗。主要研究結論如下：在材料研究方面，總結了前人的研究成果并進行了部分試驗。根據這些成果和試驗得到如下結論： 常溫下混凝土的抗壓強度與再生骨料取代率有關。再生骨料取代率越大，抗壓強度越小。再生粗骨料取代率為 40%的混凝土抗壓強度與普通混凝土相差不大。全再生粗骨料混凝土的抗壓強度大約是普通混凝土的 91.6%； 高溫下普通混凝土的抗壓強度和彈性模量均有所降低，且彈性模量的下降幅度更大�；炷�土的抗壓強度隨著溫度的升高而不斷降低，但 200～300℃時抗壓強度變化不明顯； 高溫后普通混凝土、再生混凝土的抗壓強度和彈性模量均有所降低，但降低幅度并不相同。本文通過試驗研究發(fā)現，經歷高溫作用的全再生骨料混凝土抗壓強度下降幅度最�。� 高溫下與高溫后鋼筋的屈服強度、抗拉極限強度和彈性模量均呈現降低趨勢，且彈性模量降低幅度更大。
.........
參考文獻(略) 

本文編號：220468