预制泡沫混凝土条板耐火性能试验研究

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由有机保温材料引起的建筑火灾已成为影响城市安全的一个重要问题,既能满足节能保温要求,又具备良好耐火、耐久性能成为了保温墙体发展的新趋势和要求。作为一种轻质高强、保温、耐久、耐火性能良好的无机保温材料,泡沫混凝土可应用于自保温墙板之中,泡沫混凝土条板预制及现场装配方便,可实现围护和保温的一体化,顺应了当前绿色节能、装配式建筑的趋势。目前,泡沫混凝土已成为建筑材料研究热点之一,但绝大多数研究着眼于泡沫混凝土常温下性能,而对泡沫混凝土高温性能的研究仍处于起步阶段,对泡沫混凝土构件的耐火性能的研究尚不完善。基于上述研究现状,为了更好指导泡沫混凝土在实际工程中的应用,本文将从材料、构件两个层次展开对预制泡沫混凝土条板的耐火性能研究,具体内容如下:(1)对常温至800℃温度下两个密度等级(A06、A07级)的泡沫混凝土的高温下热物理性能进行了研究。包括比热容、导热系数和热重分析。基于试验结果,提出了基于EMPT模型的泡沫混凝土高温下导热系数模型及考虑水分迁移的高温下比热容模型。(2)对两个密度等级(A06、A07级)共42个棱柱体、84个立方体泡沫混凝土试块进行了高温后基本力学性能的试验研究。考察密度和温度对高温后泡沫混凝土外观现象、轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变、应力-应变关系、泊松比、立方体抗压强度以及劈裂抗拉强度的影响。基于试验结果,提出了高温后泡沫混凝土轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变、立方体抗压强度以及劈裂抗拉强度计算公式和相应的高温后泡沫混凝土受压应力-应变模型。(3)进行了3片预制泡沫混凝土填充墙板单面受火试验,研究了泡沫混凝土条板的耐火性能,并对火灾试验温度场结果进行了分析,结果表明:泡沫混凝土墙板耐火性能优异,耐火性能远高于规范要求,本文提出的两种拼缝构造均能满足要求;由于水分迁移的影响,受火过程中泡沫混凝土墙板在90℃~100℃经历较长温度平台段。(4)基于附加比热容考虑水分迁移的传热分析方法和本文提出的热工参数模型,本文采用ABAQUS有限元软件对预制泡沫混凝土墙板单面受火进行了有限元模拟,并与火灾试验结果对比,并对泡沫混凝土密度以及含水量进行温度场参数化模拟,进行了高温后墙板剩余力学性能有限元分析。结果显示:有限元模拟温度场与试验值吻合良好。泡沫混凝土密度越低,整体耐火隔热性能越好;含水量是影响泡沫混凝土构件高温下温度场的关键因素,含水量越大,水分迁移温度平台越长,背火面温度越低;泡沫混凝土条板受火后仍具有较高的剩余力学性能。
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