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火灾后材料力学性能

/mechanical properties of materials after fire/
条目作者楼国彪

楼国彪

最后更新 2023-02-09
浏览 137
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材料在火灾下受热、再冷却至常温后表现出的力学性能。是结构火灾后安全性检测评估、加固修复的重要依据。

英文名称
mechanical properties of materials after fire
所属学科
土木工程

结构遭受火灾后,可采用无损试验或有损试验检测火灾后材料力学性能。无损试验指不损坏结构的情况下,采用无损技术进行原位测试,如对于混凝土,可采用超声法、回弹法等方法检测抗压强度。有损试验通常是从受火结构取样、然后在试验室按常温试验方法测试材料力学性能。无损试验快速、简便且不损坏结构,但是试验结果的精确性、可靠性不是很好。为了获得更系统、细致的火灾后材料力学性能,可在试验室模拟材料受火、冷却情况,再进行力学性能测试。有些材料在受火冷却后的表观特征(表面外观、颜色等)与过火温度之间有较强的相关性,可作为初步判定火灾后材料性能的依据。

在经历火灾高温、再冷却后,很多材料的力学性能会有较大的改变,但也有一些材料的力学性能变化很小。材料所经历的温度是影响其力学性能的主要因素,而冷却方式、过程也有重要影响。火灾下可能的冷却方式主要有两种,即消防灭火引起的泼水冷却、随火灾衰退在空气中自然冷却,通常前者对材料力学性能影响较大。

对于金属材料,高温过火、冷却过程相当于回火、淬火。一般地,材料常温力学性能与热处理加工、冷加工等处理工艺之间的关系越大,材料火灾后力学性能变化越大(图1)。

图1 高温过火冷却后钢材的应力-应变曲线图1 高温过火冷却后钢材的应力-应变曲线

对于非金属材料,在火灾下受热后可能会产生化学反应和成分改变,这是个不可逆的过程,因此火灾后非金属材料的力学性能往往会有较大的退化,特别是那些含有较多结晶水的化学组分的材料,如混凝土、水泥砂浆等(图2)。

图2 高温过火冷却后混凝土的应力-应变曲线图2 高温过火冷却后混凝土的应力-应变曲线

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