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聚丙烯纤维的在喷射混凝土中的防爆作用

作者: 时间:2019-08-221463 次浏览

通过添加聚丙烯纤维,喷射混凝土可以长时间承受极端的火灾负荷虽然它们的隔热效果低于传统的防火砂浆和板坯,但在现有建筑物中,它们同时有助于在混凝土覆盖不足的情况下改善或在严重环境侵袭的情况下增加结构的耐久性。

1994年至2008年期间,交通隧道发生了灾难性的火灾:1994年在大带,1996年和2008年在欧洲隧道,1999年在勃朗峰隧道和陶恩隧道,2001年在圣哥达隧道。施工中发生的损坏的特征是深层剥落,从混凝土边缘区的近表面层开始,这削弱了承载能力。在低洼隧道中,这不会立即导致结构失效,而是由于必须关闭大量使用的基础设施而导致昂贵的维护措施和高后续成本。

与此同时,已经做出很大努力来改善在火灾条件下和火灾后的建筑的人身安全和安全。在这种情况下,适合于相应情况的各种措施可用于结构防火。

在这一贡献中,将讨论用喷射混凝土或喷射砂浆改造钢筋混凝土结构的可能性。由于大多数调查都是针对隧道进行的,因此解释的重点是这一领域。然而,这种“防火喷射混凝土”的使用在任何地方都是可能的,其中存在类似的问题,例如停车场或道路上的更宽的桥梁。

 

火的影响

在交通隧道中导致灾难的火灾的特征在于完全燃烧温度非常快速地增加到超过1000℃并且在1000℃和1350℃之间的温度下具有更长的时间。相比之下,住宅楼的火灾温度上升得更慢。标准温度曲线用作住宅和办公楼中此类火灾的等级。它也是众所周知的耐火等级分类的基础。

具有快速温度升高的火灾的特性是,除了随着温度升高而在所有类型的火灾中发生的材料性质的缓慢劣化之外,还存在表面层爆炸性剥落的危险。

 

建筑材料的高温行为

研究了高温下所有常见建筑材料的性能。然而,评估并不容易,因为必须考虑不同的负载和温度临时应用方式,这会导致不同的结果。

混凝土和钢铁是不可燃的。即使在火灾温度下,混凝土也是一种“良好”的绝缘材料,通常用于保护更敏感的钢材。但是从约200°C开始,混凝土和钢材的强度和刚度逐渐降低。在潮湿的混凝土和高强度混凝土中,水在孔隙空间中蒸发,并在物理和化学上结合水。这蒸汽想要逃脱。如果由于结构致密和蒸汽快速形成而不可能,则结构中会产生蒸汽压。蒸汽压也可以超过混凝土的抗拉强度,并且会出现剥落。

聚丙烯纤维在约145°C的温度下熔化,并在高于350°C的温度下燃烧。根据它们的数量,成分和熔体的韧性,它们在暴露于火中时释放出新的孔隙空间。然后蒸汽可以向外走; 根本没有出现临界压力。

在火灾影响下评估钢筋混凝土结构时,不应忘记由热膨胀引起的约束。因此,在计算中必须考虑建筑材料的热膨胀系数和高温蠕变的发展。

 

注意事项

最简单的防火措施包括在部件表面前或部件表面上施加保护层。如果这层可以完全屏蔽火灾的影响,人们将不再需要担心建筑的耐火性。这种方法也是唯一适合改装的方法。市场上有防火板,防火轻质砂浆和(钢)膨胀型涂料。自从发现PP纤维的有利性质(直径18-32μm,剂量1-2kg / m 3)以来,也可以将喷射混凝土用于这种目的。这种方法已经在许多国家用于各种目的,并且在实验中适当地用于混凝土。在新建筑中,纤维已经可以添加到建筑混凝土中;

根据DIN EN 1992-1-2,保护层是所有建筑材料或建筑材料的组合,其应用于结构以增加其耐火持续时间。

喷涂保护涂层必须符合以下要求:

- 不易燃,高耐火性和良好的隔热效果,达到所需的最高火灾温度。这通常被定义为使得复合接头和结构的第一加强层处的温度不得超过某些限制(例如<350℃或250℃)。

- 在使用过程中(例如在火车上的拉动效果)和发生火灾时,与地面的良好结合

- 在环境影响下的耐久性,即使在潮湿状态和霜冻效果

- 适当,吸引人的表面外观,可以进行无问题的清洁

- 低建设和维护成本

ÖVB小册子中定义了要求配置文件保护层,用于增强地下交通结构的防火保护。

然而,在施加全表面致密层之后,不可能检查原始混凝土表面以获得更长的使用寿命。这对于随后评估结构状况可能是不利的。

 

可喷涂保护层

常见的防火迫击炮是轻质迫击炮。因此,与喷射混凝土相比,它们相对于喷射混凝土的显着优势是所需的应用厚度显着降低,具有相同的性能。这可能是一个重要的论点,特别是在股票中。由于堆积密度低,并且这种砂浆的抗压强度在清洁或轻质石膏的范围内,并且取决于产品,在潮湿状态下的抗机械冲击和霜冻可显着低于混凝土。将产品与这些耐久性要求进行比较的一个加重因素是它们通常不能使用与混凝土相同的测试方法进行评估。因此,项目特定的是估计这些来自磨损和环境的高负荷在多大程度上被考虑。

具有PP纤维的喷射混凝土在堆积密度和性质方面是对应于普通混凝土的材料。其特征在于更大的所需层厚度,但通常的混凝土性能具有良好至优异的耐久性。

 

额外的好处

如果希望改善现有建筑物的耐火性,则产生的问题是,在其混凝土覆盖层,碳化前沿的深度,氯化物含量和/或已经发生的腐蚀方面,建筑物还需要改进的程度。使用喷射混凝土,这很容易根据R修复概念进行。喷射混凝土可用于静态增强,其配方可调整以覆盖大多数暴露等级。因此,对于具有PP纤维的喷射混凝土,可以将经典的修补或加固与耐火性的改进相结合 - 这是建造现有建筑时不应低估的优点。

 

测试结果

对于PP纤维作为普通混凝土中的添加剂的作用方式,进行了许多尝试。这里开发的基本测试体也可用于测试保护涂层。火灾暴露的身体表面通常与防火层一起打扮。重要的是具有足够大的相对大的测试体,火暴露表面和强大的燃烧器,其能够接近所需的受控温度。在测试样品和保护层中预先安装传感器以记录实验期间的温度发展。然后,不同层中的温度和耐火试验后的层状态是主要评价标准。

 

应用实例

PP纤维作为防火层的喷射混凝土的首批应用之一发生在维也纳新铁路西入口Lainzer隧道。在隧道施工期间,增加了防火要求,因此必须在已经生产的部件中进行改造。对于隧道脊上方覆盖率低的开关大厅尤其如此。在那里,通过干喷涂施加23,000平方米的喷涂混凝土,层厚度为6至8厘米。与任何修复一样,在工作之前,需要基板准备,在这种情况下使用HDW喷射。作为针对可能的单个区域下降的额外保护,引入了锚固在下部结构中的全宽结构钢网格。

截至2009年底,奥地利已在隧道施工(包括车站)安装了63,000平方米的PP纤维喷射混凝土,20,000平方米的经典可喷涂轻质砂浆和220,000平方米的防火板。

 

摘要

喷射混凝土是一种经过验证的建筑材料,用于修复和加固钢筋混凝土结构。如果可以进行适当的施工,应用具有高碱含量和高密度的薄的高质量层是修复受损钢筋混凝土结构的技术上最好的方法。在发生火灾时,该喷射混凝土具有与普通混凝土相同的性质。像这样,即使在极端火灾条件下它也会脱落。但是,通过添加精细的聚丙烯纤维,可以调节喷射混凝土,使其在暴露于火中时不会剥落。它适合作为防火层。虽然与轻质迫击炮相比,这种防火层需要更大的应用厚度,