普通混凝土耐火能力初步探讨

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摘要:现代民用建筑多数为混凝土框架结构。混凝土耐火的能力对于楼房的防火能力至关重要。本文中，作者根据混凝土试件高温灼烧试验的详实数据，对普通混凝土的耐火能力作出初步的探讨。

关键词:普通混凝土; 耐火能力; 强度损失; 质量损失

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

Study on Fire Resistant Ability of Concrete

ZHANG Yan

(Shandong Guangxin Engineering Testing Co., Ltd, Jinan, 250002, China)

Abstract: Modern buildings for living are mostly built of concrete. Fire resistant ability of concrete is vital important for those buildings on fire. In this article, the study on ordinary concrete fire resistant ability is introduced based on the test data.

Key words: Concrete, fire resistant ability, loss of strength, loss of quality

引言

科学的发展，技术的进步使人们的生活环境从平房发展到高楼大厦，电灯、电视、空调等家用电器的使用为人们提供舒适生活的同时，也为火灾的发生埋下隐患。生活节奏的加快，工作的忙碌，常常使人们忽视了火灾的防患。人们在自己居住的楼房内安装烟感、温感等火灾报警装置和配备喷淋、灭火器等灭火工具，但是这些手段只能减小火灾的损失，却不能使人们的生命财产免受火灾的侵害。

在我国，建筑火灾的形势十分严峻，火灾发生的次数和造成的损失逐年显著上升。据不完全估计，平均每年火灾发生40万多起，直接经济损失人民币13亿元，直接经济损失占总火灾损失的80%以上；死亡人数2500人，其中建筑火灾占60%左右。近年来，随着国民经济和现代化建设的发展，高层建筑不断出现，房屋密度变大，加上大量新型材料的广泛应用，以及燃气电器的普遍使用，大大增加了建筑物楼房发生火灾的可能性。人们预测、控制火灾的压力越来越大。随着我国现代化建设的发展，建筑物向高层超高层不断发展，人口密度的增大，建筑火灾带来的危害越来越大。混凝土是目前使用最广泛的建筑结构材料。在结构耐火性能方面，混凝土结构优于钢结构。混凝土结构框架的耐火能力为人们的逃生自救和消防人员争取了宝贵时间。混凝土作为主要的结构功能材料，由于其技术和经济上的优点，在工程领域得到越来越广泛的应用。本文针对普通混凝土耐火能力进行初步研究探讨。

普通混凝土耐火能力的试验

2.1试验方案的确定：

使用P.O 42.5R水泥、砂、碎石、水和高效减水剂配制普通混凝土，成型试件，标准养护28天，进行试验：一组作抗压强度试验；两组放进高温炉内，在600℃温度下一组灼烧1h，一组灼烧2h；两组放进高温炉内，在800℃温度下一组灼烧1h，一组灼烧2h；两组放进高温炉内，在1000℃温度下一组灼烧1h，一组灼烧2h。每个温度下灼烧后的试件取出后立即用冷水急速降温。记录试件灼烧前后的质量和抗压强度的损失，用以评定混凝土耐火能力大小。

2.2普通混凝土强度等级的确定：

由于现有的民用楼房的框架柱的混凝土强度多为C30混凝土，本次试验是以C30混凝土、C25混凝土为对象进行探讨。

2.3试验用的原材料：

1）水泥：山东水泥厂的P.O 42.5R水泥。水泥性能指标如下表：

表3原材料性能指标(碎石)

堆积密度(kg/m3) 表观密度(kg/m3) 含泥量% 泥块含量% 压碎值% 针片状含量%

1580 2710 2.0 0.5 13 5

4）水：济南当地饮用水。品质指标符合JGJ63-2006《混凝土用水标准》的要求。

5）减水剂：淄博华伟银凯建材有限公司生产的NOF-3高效减水剂，减水率25.8%. 掺量：0.6%。

2.4混凝土配合比

2.5混凝土试拌

称料加水拌合，所得混凝土拌合物状态良好，无泌水、离析现象。坍落度为C25： 175 mm，C30：165 mm；按规范要求成型试件，静养24h拆模，标养28d后进行试验。

2.6主要的试验仪器

主要的试验仪器有200t压力机和1300℃ 高温炉。如图所示：

图1200t压力机 图21300℃ 高温炉

2.7混凝土试件试压：

2.7.1未灼烧之前的混凝土试件和灼烧后的混凝土试件

由于骨料的成分不同，灼烧中，有些试件能够保持灼烧前的形状，有些试件爆裂。

图3灼烧前的混凝土试件图4灼烧后的混凝土爆裂试件

2.7.2混凝土试件的试验

混凝土试件按照规范的要求制作成型，养护到一定的龄期进行试压和灼烧。部分试件为配筋试件。试验数据如下表所示。

试验分析

3.1经过高温灼烧后，质量损失分析

图5不同等级的混凝土高温灼烧后质量损失情况

由上图可知：

1）温度越高，混凝土的质量损失越大。

2）强度等级越高，混凝土质量损失越少。

3）灼烧时间越长，混凝土质量损失越大。

该试验表明，混凝土经过火烧后，混凝土质量有所下降，下降的多少与火的温度、火烧的时间长短和混凝土的强度等级都有关系，但不成线性关系。

3.2经过高温灼烧后，强度损失分析

图6不同等级的混凝土高温灼烧1h强度损失情况

由上图可知：

1）温度越高，强度损失越大。

2）强度等级越高，强度损失越少。

3）灼烧时间越长，强度损失越大。

该试验表明，混凝土经过火烧后，混凝土强度下降幅度剧烈，幅度下降的大小与火的温度、火烧的时间长短和混凝土的强度等级有关系，但不是简单的线性关系。

结论：

综上所述，可以得出以下结论：

普通混凝土具有一定的耐火能力；

经过火灾后的混凝土强度与质量都将比未经火灾的混凝土的强度和质量都有所降低；强度损失的幅度比质量损失幅度要大得多；

混凝土在灼烧过程中常伴有爆裂现象，这是由粗骨料中的石英成分决定的。混凝土高温爆裂的机理目前尚无统一的解释，但蒸汽压机理是比较令人接受的。蒸汽压机理是指致密的硬化水泥浆在高温下阻止水蒸气的逃出，从而产生内部蒸汽压，当内部蒸汽压达到一定数值时，就引发了混凝土的高温爆裂现象。

结语

火灾威胁的不仅是人们的财产，还有人们的生命。防患于未然，时刻提高防火意识，增强防火观念。研究混凝土的耐火能力，对保护人们生命财产的安全，有着十分重要的意义。

本次试验与现实的混凝土楼房结构有一定的差距。现实中的楼房结构是在承重下遭受火灾的，而试验中的试件不是。现实火灾中温度大概为500～600℃，而试验中的温度为600、800、1000℃。关于混凝土耐火能力的试验研究将继续进行。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。