喷水冷却对混凝土受热痕迹显微结构的影响

模拟火灾现场喷水灭火的情况条件，将高温下的混凝土喷水冷却，用扫描电子显微镜（SEM）分析混凝土的显微结构。研究发现，当受热温度低于300℃时，喷水冷却混凝土的显微结构与空气中自然冷却试样没有明显的差别。当受热温度达到300℃以后，冷却过程中的水会在混凝土中产生新的水化物，显微结构中发现有新的晶体。受热温度越高，新的水化物晶体就越多，同时混凝土的显微结构破坏越严重。这些特征可以用来鉴定火场中遏水冷却混凝土的受热温度。     

火场中纸面石膏板显微结构的SEM分析

运用SEM(扫描电子显微镜),对经历不同火场温度的纸面石膏板试块的显微结构进行观察和分析.结果表明:纸面石膏板在受热时,其组成、结构将发生改变.当受热温度达到300℃时,护面纸与石膏芯材的结合松动,护面纸发生热分解、炭化,以及石膏芯材网状晶体骨架结构疏松、断裂、破碎,完整性遭到破坏,强度基本丧失;受热温度越高,纸面石膏板显微结构的破坏越严重.     

典型聚酯涂层镀锌钢板的受热痕迹特征研究

为研究聚酯涂层镀锌钢板高温受热后的痕迹特征变化,选择热塑性丙烯酸涂覆的镀锌钢板为研究对象,在对其涂层进行热重分析的基础上,讨论钢板在不同受热温度及时间作用下的痕迹特征。结果表明:温度升高至360℃时,热塑性丙烯酸涂层发生明显的热解炭化,带涂层钢板的质量降低;在410～590℃温度范围内,涂层开裂、脱落,聚酯涂层钢板整体质量进一步降低;受热温度继续升高至600℃,镀锌层露出并发生氧化破坏后,钢板基体露出并发生氧化,钢板质量回升,局部区域不同程度的氧化过程导致整块钢板呈现出多层次且不均匀的受热痕迹;受热时间对痕迹的影响在高温下更为显著。     

TG实验条件对煤氧化燃烧特性的影响分析

为了探讨TG实验过程不同实验条件对煤氧化燃烧特性的影响,采用控制变量法对不同煤样粒度、不同升温速率、不同试样量条件下煤氧化燃烧过程进行了研究。通过TG/DTG曲线上的特征温度点将煤的氧化燃烧过程划分为五个阶段。结果表明:煤样粒度增加、升温速率增大都会使TG曲线向高温侧移动,对应的各特征温度值也都会升高;随煤样量增加,TG曲线在受热分解段及燃烧阶段向低温侧移动,煤样着火点温度T4降低。     

不同受热温度下炭化红松表面微观形貌和成分分析

红松的微观形貌及其成分含量与受热温度关系密切.对模拟火灾不同受热温度条件下的炭化红松样品,进行了扫描电镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)分析.结果表明:受热后,炭化红松管胞切面逐渐变得光滑;管胞胞腔逐渐增大;管胞纤维间距逐渐加大;胞壁逐渐变薄,在高温作用下变形明显;管胞纤维结构仍然存在,但在高温时会出现明显断裂和破碎.随着受热温度升高,炭化红松表面的含碳量变大,含氧量减小,含钾量和含钙量变大.对炭化红松的微观形貌以及成分随受热温度的变化的研究,可以帮助火灾调查人员判断火灾蔓延路线,认定起火点,查明火灾原因.     

基于红外热成像技术烃类火灾下沉管隧道开裂分析*

为了研究烃类火灾下沉管隧道的开裂深度,建造沉管隧道缩尺模型,采用HCinc升温曲线在沉管隧道左、右两侧孔内同时开展明火试验。在沉管隧道火灾试验过程中,利用热电偶和红外热像仪测量沉管隧道的温度场变化,利用红外热像仪对混凝土裂缝位置的温度变化进行监测。基于混凝土内水分迁移原理,结合混凝土裂缝中水和水蒸气的温度变化及混凝土内温度场分布,推断出在点火95 min时,混凝土裂缝开展深度超过150 mm。研究结果表明:在沉管隧道内部发生火灾的情况下,受火侧受热膨胀容易导致沉管隧道外侧混凝土受拉开裂,在沉管隧道抗火设计中,建议考虑内外侧温差导致的混凝土开裂问题。     

冷板冻结物理模拟试验研究

为了提升地铁工程盾构管片破损抢险应急救援能力，在广佛线某区间地铁隧道管片冻结封水工程中使用矩形截面的外置冻结器—冻结冷板。采用物理模拟试验，对混凝土结构外敷冷板冻结形式下的冻结规律进行系统研究，研究单排冷板、双排冷板及冻结盘管的冻结温度场变化规律，分析不同布置形式下冻结壁的界面、主面温度分布特征。研究结果表明:在冷板冻结形势下，主、界面温度分布曲线在浅部呈对数曲线形式，随深度的增加逐渐过渡成线性分布，冻结器与冻结介质的热交换面积大小对冻结效果影响比重大，适当的布置形式能大大提高冻结效率和效果。冷板冻结形式可以有效加强土层与混凝土结构交接面的冻结效果，提高交界面上胶结强度，提高冻结施工安全。     

火灾引发超高层建筑非连续倒塌模拟研究

为了解超高层建筑发生火灾后变形特征及失稳后的非连续坍塌过程,掌握引起变形和坍塌的原因,将三维颗粒流软件(PFC3D)作为模拟平台,设置核心筒-框架结构的超高层建筑火灾区域,并模拟坍塌过程。在考虑钢筋和混凝土共同作用结果的基础上,提出火灾区域中构件属性设置方法及模拟步骤。分析得到造成建筑结构摆动的3种原因,一是火区位置不同导致上部结构对火区的压力不同,二是火区位置不同导致结构受到的约束不同,三是受热膨胀性使构件产生不同程度变形。结果表明:燃烧温度为500℃,3 h后建筑发生摆动,表现出对火区位置和燃烧时间敏感的特征。1 000℃下1 h内,建筑物首先发生破坏的是梁构件,然后是承重柱。即建筑一旦进入结构破坏阶段,坍塌将是迅速且不可逆的。     

喷射火灾环境下LPG储罐热响应规律模拟研究

为研究喷射火灾环境下,热流密度和受热位置两个主要外界因素对LPG卧式储罐热响应规律的影响,利用CFD软件建立喷射火灾环境下LPG卧式储罐热响应模型,以Birk等人的现场火灾实验来验证模拟模型的有效性。结果表明:储罐压力上升与热流密度成正比;在高热流密度情况下,热流密度的变化对罐内液相温度影响较小,最高温差为22 K,然而对罐壁温度和气相温度影响较大。高热流密度侵袭储罐时,加热位置对罐内压力影响较小,液相介质的汽化作用对压力上升起主导作用;不同加热位置对储罐热响应影响程度从大到小依次是:气液两相同时受热,封头部位受热,储罐底部受热。     

受热自燃

可燃物质达到燃点,不用明火去点是不会着火的。如继续加热可燃物质到一定温度,就是不用明火去点,也能发生燃烧。这种现象叫做受热自燃。 发生受热的过程是:当可燃物质受热对,便开始了缓慢的氧化,由于氧化速度小,发出的热量不多,而且随即消散,这时并不发生自燃。如果在外界热的作用下,使该物质达到较高的温度,氧化速度加快,在单位时间内发出的热量也增加,当达到该物质氧化发出的热量超过损失热量时,温度又有增高,从而获得了剧烈氧化条件,直到自燃起火。 受热自燃点:就是使可燃物质受热发生自燃的温度。可燃液体受热自燃点,如;甲醇500℃、车用…     

火灾环境下热-冷循环作用对混凝土性能的影响研究

为了研究混凝土材料的结构与力学特征受火灾热-冷作用的影响规律,通过测量不同热-冷作用次数下的试样质量和密度损失率定量表征了混凝土结构损伤程度;通过开展单轴压缩实验对热-冷作用对其力学行为的变化规律进行了研究;最后进行XRD衍射实验和SEM扫描电子显微镜对混凝土的成分与微观结构进行探测。实验结果表明:在火灾热-冷作用下,混凝土外观的损伤程度不断加深;由于水泥凝胶体逐渐剥落、减少,混凝土的质量和密度损失率呈上升趋势,且上升速率先快后慢;混凝土的强度指标—无侧限抗压强度、弹性模量随循环次数增加逐渐衰减,且衰减速率先快后慢,而变形性能指标—峰值应变与弹性模量-循环次数的曲线呈反对称分布;依据XRD衍射实验结果,推断热-冷循环对混凝土的损伤效应主要是由于水泥水化物中Ca(OH)_2的分解;由SEM实验观察到水泥水化物在热-冷作用过程中不断流失,裂隙规模不断扩大,从而使得混凝土的结构完整性和力学特性在热-冷循环过程中出现衰变。     

着床后引燃对电弧迸溅熔珠组织特征的影响*

为探究迸溅熔珠着床后的热交换过程对其组织特征的影响,建立基于着床后高温迸溅熔珠的动态测温方法,从而揭示迸溅熔珠着床后引燃与否对其组织特征形成的影响规律。研究结果表明:引燃可燃物的熔珠受火焰热反馈和铜氧化放热的共同作用,着床后其温度出现反复波动,延长迸溅熔珠的冷却凝固时间,组织呈等轴状;无法引燃可燃物的熔珠在可测范围内,短暂升温后降温速率持续上升,组织更易呈现树枝状或胞状。研究结果可为准确认定电气故障电弧迸溅熔珠引发火灾提供技术支持。     

Validation of liquid nitrogen vaporisation rate by small scale experiments and analysis of the conductive heat flux from the concrete

The vaporisation of a liquid nitrogen pool spilled on concrete ground was investigated in small scale field experiments. The pool vaporisation rate and the heat transfer from the concrete ground were measured using a balance and a set of embedded heat flux sensors and thermocouples. The ability to predict the concrete's thermal properties based on these measurements was investigated. This work showed that a simple, one-dimensional theoretical model, assuming heat conduction through a semi-infinite ground with ideal contact between the cryogenic liquid and the ground, commonly used to describe the heat transfer from a ground to the LNG, can be used to match the observed vaporisation rate. Though estimated parameters, thermal conductivity and thermal diffusivity, do not necessary represent real values. Although the observed vaporization rate follows a linear trend, and thus can be well represented by the model, the overall model prediction seems to be overestimated. The temperature profile inside the concrete is slightly over-predicted at the beginning and under-predicted at later stage of the spill. This might be an effect of the dependence of the concrete's thermal properties on the temperature or may indicate an incorrect modelling and a varying temperature of the ground surface.     

严寒地区某斜拉桥冬季混凝土箱梁温度梯度试验研究

为了揭示严寒地区冬季温度梯度对混凝土箱梁的影响,笔者对绥芬河斜拉桥箱梁的初期运营阶段进行了全天候的温度测试。从理论和试验两个方面,验证并揭示温度是如何传递并影响箱形梁的,进而明确热传导、热对流、热辐射分别对箱梁的影响程度。为严寒地区混凝土斜拉桥设计时温度荷载的确定提供参考,也为以后箱梁温度梯度监测时间的确定建立科学依据。试验发现负温度梯度明显存在、实测温度梯度较小,满足中美两国规范的要求、冬季的温度梯度值远远小于夏季。建议今后对严寒地区斜拉桥的设计,主要应考虑辐射热大的夏天温度应力对箱梁混凝土的影响。     

某核废液处理厂的火灾爆炸事故解析(Ⅱ) 氧化剂盐粒子的大小及微观结构对沥青固化物的固—液表面氧化还原反应特性的影响

就不同粒径及微观构造的氧化剂盐粒子制备的沥青固化物的氧化还原反应特性用高感度量热仪(C80微量量热仅)进行了测定.结果表明,当氧化剂盐粒子的微观构造基本相同时,随粒径的减小,制作的沥青固化物的反应开始温度向低温方向偏移,低温领域的发热量增大.当粒径的大小及其分布基本相同时,沥青固化物的氧化还原反应特性随粒子的微观构造的不同表现出较大的差异,由针状结晶构成的多孔状粒子制成的沥青固化物的反应开始温度低、低温领域的发热量较大.     

冷冲击条件下饱水煤样结构损伤规律研究*

为探究煤体在冷冲击影响下强度损伤特征及细观结构演化规律,通过自制低温冲击系统,利用声发射、金相显微镜宏观与细观手段结合的方法,基于ImageJ图像分析软件分别对干燥煤样、饱水煤样冷冲击前后细观结构演化进行量化表征,并通过测试渗透率验证煤体结构变化带来的增透效果,研究结果表明:在煤体中超声波波速随冷冲击温度降低而下降;相同时间内,冷冲击温度越低,声发射振铃计数表现越活跃,煤体释放能量愈大,致裂效果越显著;经冷冲击后的饱水煤样相对于干燥煤样会产生更多的斜向新生裂隙,新萌生裂隙与原生裂隙交汇贯通形成絮状网格,其渗透效果显著提升;随冲击温度的降低,抗压强度、弹性模量均增大。研究结果可为低温改善煤层透气性,增产煤层气及矿井瓦斯灾害防治技术提供理论依据。     

隧道火灾后衬砌材料物理力学性能变化试验研究

通过对衬砌混凝土在不同温度等级下烧损试验，及其随后的电子显微镜扫描观察，分析了组织结构变化情况，并用X射线法对其矿物分进行了分析，研究了四种温度状态下的弹性模量的变化规律。试验结果表明，隧道火灾后衬砌材料随温度的升高，其破坏程度越明显，严重影响了隧道结构受力的性能。     

考虑爆裂影响的钢筋混凝土梁火灾温度场数值分析

为了描述混凝土高温爆裂对构件热传导过程的影响,结合钢筋混凝土梁火灾试验,考虑爆裂时间和区域的不确定性,建立了火灾下钢筋混凝土梁数值分析模型,分析爆裂深度、爆裂面积比、爆裂位置等爆裂参数对梁跨中截面温度场的影响规律。研究结果表明:当钢筋混凝土梁发生受火爆裂,梁截面的温度显著升高,并随爆裂深度的增大而进一步增强;爆裂面积比对截面温度场影响不显著,当爆裂深度、爆裂位置一定,爆裂面积比增加达到13%左右时,截面温度场基本上不再变化;爆裂深度、爆裂面积比一定,梁跨中爆裂对截面温度场影响最大,但是底部纵筋处温度较顶部纵筋处温度升高较快。     

三面受火钢构件的温度数值计算

国内外铜结构抗火规范在钢构件的温升计算中,都忽略了构件与之相接触的混凝土板之间的热传递,虽然这样计算较为简单,但可能过高地估计了钢构件的温度.本文以三面受火工字型铜构件为研究对象,考虑构件实际换热条件的影响,建立了钢构件的热平衡方程,用数值计算方法分析钢构件的温度变化.计算结果表明本文计算温度与试验实测结果更为接近.     

Experimental study and prediction of liquid nitrogen pool evaporation process on concrete surface

The vaporization rate of pool boiling process of a liquid nitrogen spilled on concrete surface was investigated by a visual experiment platform. The boiling curve for liquid nitrogen on concrete cooling process was obtained. The shapes of bubbles in three typical boiling regimes were observed. Based on the experimental results, the coefficients of the empirical formulas for nuclear boiling and film boiling are modified, and the empirical formulas for boiling of liquid nitrogen-concrete surfaces are obtained. Combined with the calculation formula of the non-steady-state semi-infinite one-dimensional heat conduction temperature, a coupled calculation model for the heat transfer and vaporization process of liquid pool on the liquid nitrogen-concrete surface is proposed. Application of this model can better predict the quality of liquid nitrogen vaporization.