? 聚丙烯纤维的在喷射混凝土中的防爆作用

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聚丙烯纖維的在噴射混凝土中的防爆作用

作者: 時間:2019-08-22315 次瀏覽

通過添加聚丙烯纖維,噴射混凝土可以長時間承受極端的火災負荷雖然它們的隔熱效果低于傳統的防火砂漿和板坯,但在現有建筑物中,它們同時有助于在混凝土覆蓋不足的情況下改善或在嚴重環境侵襲的情況下增加結構的耐久性。

1994年至2008年期間,交通隧道發生了災難性的火災:1994年在大帶,1996年和2008年在歐洲隧道,1999年在勃朗峰隧道和陶恩隧道,2001年在圣哥達隧道。施工中發生的損壞的特征是深層剝落,從混凝土邊緣區的近表面層開始,這削弱了承載能力。在低洼隧道中,這不會立即導致結構失效,而是由于必須關閉大量使用的基礎設施而導致昂貴的維護措施和高后續成本。

與此同時,已經做出很大努力來改善在火災條件下和火災后的建筑的人身安全和安全。在這種情況下,適合于相應情況的各種措施可用于結構防火。

在這一貢獻中,將討論用噴射混凝土或噴射砂漿改造鋼筋混凝土結構的可能性。由于大多數調查都是針對隧道進行的,因此解釋的重點是這一領域。然而,這種“防火噴射混凝土”的使用在任何地方都是可能的,其中存在類似的問題,例如停車場或道路上的更寬的橋梁。

 

火的影響

在交通隧道中導致災難的火災的特征在于完全燃燒溫度非常快速地增加到超過1000℃并且在1000℃和1350℃之間的溫度下具有更長的時間。相比之下,住宅樓的火災溫度上升得更慢。標準溫度曲線用作住宅和辦公樓中此類火災的等級。它也是眾所周知的耐火等級分類的基礎。

具有快速溫度升高的火災的特性是,除了隨著溫度升高而在所有類型的火災中發生的材料性質的緩慢劣化之外,還存在表面層爆炸性剝落的危險。

 

建筑材料的高溫行為

研究了高溫下所有常見建筑材料的性能。然而,評估并不容易,因為必須考慮不同的負載和溫度臨時應用方式,這會導致不同的結果。

混凝土和鋼鐵是不可燃的。即使在火災溫度下,混凝土也是一種“良好”的絕緣材料,通常用于保護更敏感的鋼材。但是從約200°C開始,混凝土和鋼材的強度和剛度逐漸降低。在潮濕的混凝土和高強度混凝土中,水在孔隙空間中蒸發,并在物理和化學上結合水。這蒸汽想要逃脫。如果由于結構致密和蒸汽快速形成而不可能,則結構中會產生蒸汽壓。蒸汽壓也可以超過混凝土的抗拉強度,并且會出現剝落。

聚丙烯纖維在約145°C的溫度下熔化,并在高于350°C的溫度下燃燒。根據它們的數量,成分和熔體的韌性,它們在暴露于火中時釋放出新的孔隙空間。然后蒸汽可以向外走; 根本沒有出現臨界壓力。

在火災影響下評估鋼筋混凝土結構時,不應忘記由熱膨脹引起的約束。因此,在計算中必須考慮建筑材料的熱膨脹系數和高溫蠕變的發展。

 

注意事項

最簡單的防火措施包括在部件表面前或部件表面上施加保護層。如果這層可以完全屏蔽火災的影響,人們將不再需要擔心建筑的耐火性。這種方法也是唯一適合改裝的方法。市場上有防火板,防火輕質砂漿和(鋼)膨脹型涂料。自從發現PP纖維的有利性質(直徑18-32μm,劑量1-2kg / m 3)以來,也可以將噴射混凝土用于這種目的。這種方法已經在許多國家用于各種目的,并且在實驗中適當地用于混凝土。在新建筑中,纖維已經可以添加到建筑混凝土中;

根據DIN EN 1992-1-2,保護層是所有建筑材料或建筑材料的組合,其應用于結構以增加其耐火持續時間。

噴涂保護涂層必須符合以下要求:

- 不易燃,高耐火性和良好的隔熱效果,達到所需的最高火災溫度。這通常被定義為使得復合接頭和結構的第一加強層處的溫度不得超過某些限制(例如<350℃或250℃)。

- 在使用過程中(例如在火車上的拉動效果)和發生火災時,與地面的良好結合

- 在環境影響下的耐久性,即使在潮濕狀態和霜凍效果

- 適當,吸引人的表面外觀,可以進行無問題的清潔

- 低建設和維護成本

?VB小冊子中定義了要求配置文件保護層,用于增強地下交通結構的防火保護。

然而,在施加全表面致密層之后,不可能檢查原始混凝土表面以獲得更長的使用壽命。這對于隨后評估結構狀況可能是不利的。

 

可噴涂保護層

常見的防火迫擊炮是輕質迫擊炮。因此,與噴射混凝土相比,它們相對于噴射混凝土的顯著優勢是所需的應用厚度顯著降低,具有相同的性能。這可能是一個重要的論點,特別是在股票中。由于堆積密度低,并且這種砂漿的抗壓強度在清潔或輕質石膏的范圍內,并且取決于產品,在潮濕狀態下的抗機械沖擊和霜凍可顯著低于混凝土。將產品與這些耐久性要求進行比較的一個加重因素是它們通常不能使用與混凝土相同的測試方法進行評估。因此,項目特定的是估計這些來自磨損和環境的高負荷在多大程度上被考慮。

具有PP纖維的噴射混凝土在堆積密度和性質方面是對應于普通混凝土的材料。其特征在于更大的所需層厚度,但通常的混凝土性能具有良好至優異的耐久性。

 

額外的好處

如果希望改善現有建筑物的耐火性,則產生的問題是,在其混凝土覆蓋層,碳化前沿的深度,氯化物含量和/或已經發生的腐蝕方面,建筑物還需要改進的程度。使用噴射混凝土,這很容易根據R修復概念進行。噴射混凝土可用于靜態增強,其配方可調整以覆蓋大多數暴露等級。因此,對于具有PP纖維的噴射混凝土,可以將經典的修補或加固與耐火性的改進相結合 - 這是建造現有建筑時不應低估的優點。

 

測試結果

對于PP纖維作為普通混凝土中的添加劑的作用方式,進行了許多嘗試。這里開發的基本測試體也可用于測試保護涂層。火災暴露的身體表面通常與防火層一起打扮。重要的是具有足夠大的相對大的測試體,火暴露表面和強大的燃燒器,其能夠接近所需的受控溫度。在測試樣品和保護層中預先安裝傳感器以記錄實驗期間的溫度發展。然后,不同層中的溫度和耐火試驗后的層狀態是主要評價標準。

 

應用實例

PP纖維作為防火層的噴射混凝土的首批應用之一發生在維也納新鐵路西入口Lainzer隧道。在隧道施工期間,增加了防火要求,因此必須在已經生產的部件中進行改造。對于隧道脊上方覆蓋率低的開關大廳尤其如此。在那里,通過干噴涂施加23,000平方米的噴涂混凝土,層厚度為6至8厘米。與任何修復一樣,在工作之前,需要基板準備,在這種情況下使用HDW噴射。作為針對可能的單個區域下降的額外保護,引入了錨固在下部結構中的全寬結構鋼網格。

截至2009年底,奧地利已在隧道施工(包括車站)安裝了63,000平方米的PP纖維噴射混凝土,20,000平方米的經典可噴涂輕質砂漿和220,000平方米的防火板。

 

摘要

噴射混凝土是一種經過驗證的建筑材料,用于修復和加固鋼筋混凝土結構。如果可以進行適當的施工,應用具有高堿含量和高密度的薄的高質量層是修復受損鋼筋混凝土結構的技術上最好的方法。在發生火災時,該噴射混凝土具有與普通混凝土相同的性質。像這樣,即使在極端火災條件下它也會脫落。但是,通過添加精細的聚丙烯纖維,可以調節噴射混凝土,使其在暴露于火中時不會剝落。它適合作為防火層。雖然與輕質迫擊炮相比,這種防火層需要更大的應用厚度,

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