预应力混凝土结构抗火研究进展

总结了近年来预应力混凝土结构抗火研究进展,包括预应力筋高温力学性能、预应力混凝土梁板抗火试验、足尺预应力混凝土梁板抗火性能、活性粉末混凝土高温力学性能、高温下混凝土的爆裂规律、CFRP布加固混凝土梁板抗火性能、预应力混凝土梁板以及用耐高温无机胶粘贴CFRP布加固的混凝土梁板抗火设计方法等,分析了预应力混凝土结构和CFRP布加固混凝土结构抗火研究中尚存在的一些问题。分析表明：大尺度预应力混凝土梁的抗火性能优于小尺度梁,用耐高温无机胶替代环氧类有机胶粘贴CFRP布加固混凝土梁板并以此提高结构的抗火性能是可行的,大尺度预应力构件及预应力整体结构的抗火性能及其抗火设计方法等是今后一段时间预应力混凝土结构抗火研究领域值得关注的课题。     

CFRP加固钢筋混凝土板耐火性能的试验研究

对3块CFRP加固钢筋混凝土板进行火灾试验,分析了破坏形态、截面温度场和挠度。结果表明:(1)无机胶粘贴CFRP加固混凝土板的耐火极限约为22min;(2)涂有防火涂料加固板的截面温度比无防火涂料的小;(3)同等防火保护下无机胶粘贴CFRP加固混凝土板的截面温度比有机胶的小很多;(4)火灾下CFRP的失效有一定突然性;(5)有防火保护的无机胶粘贴CFRP加固混凝土板耐火性能良好,暴露火灾中90min仍有良好的加固性能。     

无机胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构研究进展

总结了近年来用无机胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构的研究进展，包括各种无机胶凝材料（碱激发胶凝材料、氯氧镁水泥和水泥基复合材料）的分类与起源，碳纤维布常温与高温力学性能，以及无机胶凝材料加固混凝土结构常温与抗火性能等，指出了无机胶凝材料在加固技术中尚存在的一些问题，如各种无机胶凝材料的极限变形能力尚显不足等。分析结果表明：碱激发胶凝材料可耐600℃高温，氯氧镁水泥可耐300℃高温，且二者黏结加固效果均优于水泥基复合材料；常温下无机胶凝材料的粘贴加固效果与环氧类有机胶大体相当，高温下其加固效果明显优于环氧类有机胶，因此，用无机胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构并以此提高结构的承载力是可行的；用无机胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构的耐久性及其抗火设计方法等，应是今后一段时间建筑结构加固领域值得关注的课题。     

粘贴法加固混凝土构件的防火试验研究

试验研究分析了涂不同厚度防火涂料的粘贴法加固混凝土试件在火灾下的耐火极限。试验结果表明,碳纤维布和钢板对试件温度场的影响是相同的,厚涂型钢结构防火涂料对混凝土结构的防火作用明显,防火涂料厚度与防火性能并不成正比。试验确定粘贴法加固混凝土构件防火涂层厚度的最佳取值为40mm。     

内嵌CFRP板条加固钢筋混凝土梁的抗火性能试验研究

采用外贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固的钢筋混凝土结构,由于CFRP的高温力学性能较差,使得加固后的钢筋混凝土结构存在耐火性能不足的问题。相比而言,将CFRP板条嵌入被加固构件的混凝土保护层之中的嵌入式加固方法,由于外覆混凝土层的保护,CFRP板条的黏结材料可以免受外部恶劣环境、碰撞和火灾的影响,使得加固钢筋混凝土结构在理论上具有更好的抗火性能。为了深入了解内嵌CFRP板条的加固梁在高温下的力学性能,进行了9根内嵌CFRP板条加固梁和2根外贴CFRP布加固及1根未加固的对比梁的高温性能试验,通过ISO 834标准升温试验,研究了4个主要因素,即加固方法(嵌入式/外贴式)、防火保温模式(楔入/单面/三面)、防火材料(超薄型防火涂料/厚型防火涂料)和黏结剂的种类(环氧树脂/氯氧镁水泥)对梁的高温性能的影响。试验结果表明,采用适当的防火保护并选择有效的黏结材料,内嵌CFRP加固钢筋混凝土梁可以达到规范要求的耐火极限。     

钢结构防火涂料等效热传导系数的确定

针对厚型钢结构防火涂料的热工参数确定问题和膨胀型钢结构防火涂料隔热性能无合适方法评价的现状，提出了根据耐火试验检测测定构件升温过程确定防火涂料等效热传导系数的方法。并分别利用厚型防火涂料和膨胀型防火涂料的检测结果进行试算，取得了较满意的结果。该方法还解决了有膨胀型防火涂料保护层钢构件的温度计算问题，为该类钢构件的抗火计算奠定了基础，并对防火抗火性能试验检测的内容及应提交的结果提出了建议。     

碳纤维加固混凝土构件防火保护措施的试验研究

通过对10块分别采用厚型防火涂料、薄型防火涂料及普通水泥砂浆进行防火保护的混凝土板火灾试验,得出采用不同涂层厚度的3种防火保护措施后在标准火灾试验下混凝土板的温度场分布情况。结果表明:对于碳纤维加固混凝土构件,采用薄型防火涂料及普通水泥砂浆进行防火保护的作用不大,可以采用厚型防火涂料进行保护,同时得出了厚型防火涂料厚度的计算公式。     

用碱激发矿渣耐高温无机胶在混凝土表面粘贴碳纤维布试验研究

针对目前粘贴碳纤维片材加固混凝土结构所用有机胶软化点过低的问题,研发了在600℃下强度不降低的碱激发矿渣无机胶。通过用碱激发矿渣无机胶在混凝土表面粘贴碳纤维布的双剪试验,确定了碱激发矿渣无机胶的最优配合比。探索了改进碱激发矿渣无机胶对碳纤维布浸润性的工艺和方法。通过测试高温后碱激发矿渣无机胶的抗压强度,验证了碱激发矿渣无机胶的耐高温性。试验过程中,先以水为矿渣粉质量的42%,模数M=1.0的水玻璃为矿渣粉质量的12%的比例制备出碱激发矿渣无机胶,再将碳纤维布在该类无机胶中浸泡并杵捣30m in左右,最后用该无机胶在混凝土表面粘贴浸泡后的碳纤维布。这种试件的面内剪切强度可达1.41MPa,破坏时界面混凝土发生大面积剥离。试验结果表明用碱激发矿渣无机胶粘贴碳纤维布加固混凝土结构构件是可行的。     

BFRP约束混凝土高温性能试验研究

通过对45个经5种不同温度加热后的素混凝土圆柱、有机胶粘贴BFRP布加固和无机胶粘贴BFRP布加固混凝土圆柱展开轴压试验,对比分析各柱的截面温度以及不同温度下不同粘结剂对试件承载能力的影响规律。结果表明:400℃为过度温度,加固试件强度衰减在400℃前后呈现较大差异;有机胶粘贴BFRP布加固的混凝土柱在高温下承载能力迅速丧失,纤维布加固作用在340℃时失效;无机胶粘贴纤维布加固的混凝土柱在经历温度400℃后,承载能力与常温下差别不大,约为常温下的83%,当温度达到570℃时加固失效;无机胶粘贴BFRP布加固的混凝土柱耐火性能要好于有机胶粘贴BFRP布加固的混凝土柱。     

CFRP加固钢筋混凝土梁耐火性能试验研究

采用厚型防火涂料和硅酸钙防火板对3根CFRP加固钢筋混凝土梁进行了不同方法的防火保护,在ISO834标准升温条件下进行耐火性能对比试验。分析了不同防火方法及端部锚固性能对高温下CFRP加固梁的温度场变化规律、跨中挠度、破坏形态及耐火极限的影响。试验研究表明:采用50mm厚防火涂料和40mm硅酸钙防火板对加固梁进行三面U型防火保护,耐火极限均可达到2.0h;提高CFRP的端部锚固性能可有效地改善加固梁的耐火性能;防火涂层中增设钢丝网片约束防火涂料、防止开裂和脱落效果明显。试验结果分析表明:CFRP加固混凝土梁防火保护的重点并非是CFRP材料本身,而是钢筋混凝土梁;可以通过延缓钢筋与混凝土材料的温度增长来推迟加固梁达到极限状态的时间,从而获得较好的耐火性能。     

碳纤维加固混凝土结构耐火问题的研究现状

目前碳纤维加固混凝土结构技术的应用越来越广泛,但是由于粘贴碳纤维的有机胶其玻璃态转化温度仅为100℃左右,在火灾下很快就会失去粘结力,使得碳纤维的加固作用丧失,所以对碳纤维加固混凝土结构耐火问题的研究就显得非常重要。通过对国内外相关研究成果进行整理和分析,回顾了碳纤维增强复合材料以及碳纤维加固混凝土结构耐火问题的研究现状,并提出了今后对这一领域的研究趋势,为进一步研究工作的展开提供参考。     

纤维增强复合材料加固钢筋混凝土单向板受弯性能研究

通过纤维增强复合材料（FRP）布加固钢筋混凝土单向板的受弯性能试验,研究了FRP布种类、层数、宽度、粘贴方式和锚固措施等因素对加固效果的影响。结果表明：在板底粘贴CFRP布和高强GFRP布均可明显提高钢筋混凝土单向板的受弯承载力和纵筋屈服后刚度。当采用横向粘贴1层U形CFRP布条作为端部锚固措施时,所有加固单向板试件的破坏模式均为跨中弯曲裂缝引起的剥离破坏。当FRP布宽度和层数相同时,采用CFRP布加固效果优于高强GFRP布加固。与对比试件相比,FRP布加固钢筋混凝土单向板试件的位移延性略有降低。高强GFRP布加固钢筋混凝土单向板的位移延性优于CFRP布加固钢筋混凝土单向板。FRP布的粘贴方式对FRP加固钢筋混凝土单向板的位移延性也有影响,单层FRP布加固单向板试件的延性较好。通过对试验结果的分析,提出了FRP布加固钢筋混凝土单向板构件受弯破坏模式的判别方法,验证了已有文献和GB 50608-2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中给出的跨中弯曲裂缝引起的FRP剥离应变计算公式对FRP布加固混凝土单向板的适用性,建立了FRP布加固钢筋混凝土单向板受弯承载力计算方法。     

某化纤厂房火灾后的鉴定及加固处理

介绍某化纤厂火灾后检测的方法和内容,包括构件的截面几何尺寸、混凝土强度、钢筋强度、混凝土碳化深度等。根据检测结果和计算分析,对火灾后受损结构进行了安全性鉴定。并根据具体构件的鉴定结果,提出与之相适应的加固维修方案。对受损柱,分别采用增大截面、外包钢和外贴碳纤维的方法加固处理;对受损梁,分别采用拆除置换、外包钢和外贴碳纤维的处理方法;对受损板,分别采用拆除置换、板底植筋外加喷射混凝土和外贴碳纤维的处理方法。按照该方案加固后的厂房结构完全能够满足正常使用要求。     

The performance of near-surface mounted CFRP strengthened RC beam in fire

Carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have been widely used in the retrofitting and strengthening of concrete structures. However, the layouts of CFRP in externally bonded (EB) strengthening system and near surface mounted (NSM) system result in the vulnerability of fire resistance. To explore the fire resistance potential of NSM-CFRP strengthening system, 15 RC beams strengthened with CFRP and 2 reference beams were loaded to failure either under the ISO834 standard fire or at ambient temperature. In test, the following factors were considered: the strengthening method (near surface mounted technique/externally bonded technique), adhesive (epoxy and magnesium-oxychloride cement), fire protection materials (thin intumescent fire retardant coating and thick fire retardant coating) and location of fire protection (local patch protection/single-sided protection/U-shaped protection). With appropriate fire protection, the RC beams strengthened with NSM-CFRP resisted the standard fire for more than 3 h at high load level. Besides the effects of the aforementioned factors, the friction stress at the CFRP/matrix interface when CFRP is in globally slipping is found playing a crucial role for the fire resistance of NSM-CFRP strengthening system. The experimental observation sheds some light on how the NSM-CFRP strips can retain the contribution at elevated temperatures and why NSM-CFRP strengthening outperforms EB-CFRP strengthening when exposed to fire.     

FRP加强R/C梁防火性能调查研究

对纤维加强聚合物(FRP)材料加强钢筋混凝土梁在火灾中的防火性能进行了研究。试验结果显示,防火材料能够帮助构件达到标准防火性能,同时对不断增长的FRP应用也很重要。介绍了不同文献对FRP在高温下的性能所做的研究以及目前标准对建筑构件的耐火极限要求。对两个大型试验进行了介绍。试验材料为混凝土梁构件,外部用FRP板加强,并且三分之二用专利耐火隔热材料保护。给出了试验结果,并重点强调了曝火状态下所测得的构件温度。试验数据验证了热传导数值模型,该模型可用于预测加强并绝缘钢筋混凝土梁构件内的温度。试验结果和模型数据显示,正确设计和进行绝缘保护的FRP加强梁构件耐火极限能够达到4h或者以上。     

Punching shear strength of interior slab–column connections strengthened with carbon fiber reinforced polymer sheets

In this paper, punching shear strengthening of flat slabs using Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) sheets is studied. Fifteen specimens of reinforced concrete slabs were tested. Thirteen of them were strengthened by CFRP sheets and two specimens were kept as control specimens. Four of these strengthened specimens were tested under cyclic vertical loading. The width of CFRP sheets varied in different specimens. The CFRP sheets were located at the tension side of the slabs in two perpendicular directions. Vertical load was applied downward through a column stub using a hydraulic Jack. In all specimens, no rupture of CFRP sheets was observed. The test results showed that the use of CFRP sheet, in addition to steel reinforcing bars, as flexural reinforcement improves the punching shear strength of slabs. This improvement can be significant for the slabs made of high strength concrete and low steel reinforcement ratio. However, the improvement of punching shear strength due to FRP strengthening reduced under cyclic vertical loading. The test results were compared with the equations proposed by ACI 318 and BS 8110 Codes. The ACI Code underestimates the punching shear strength of slabs and this underestimation becomes more pronounced with the increase in the flexural reinforcement. The BS 8110 Code appropriately accounts for the effect of flexural reinforcement on punching shear strength of slabs. However, for the strengthened slabs, an equivalent reinforcement ratio should be used to include the effect of both steel and CFRP flexural reinforcement.     

外贴CFRP或钢条带加固混凝土双向板的受力性能及承载力计算

外贴碳纤维(CFRP)布和钢板补强技术已广泛用于加固钢筋混凝土结构,迄今为止,对外贴碳纤维或钢板的加固梁的研究已做了许多,但对用该技术加固钢筋混凝土板的研究还很少。为此,本文着重对受集中荷载的外贴碳纤维或钢板条带的钢筋混凝土加固双向板的受力性能进行了试验研究。并采用塑性铰线理论对该类板的塑性铰线模式和加固板的承载力进行了分析和计算。