[发明专利]一种预测火灾后建筑材料变形破坏的方法

说明书

一种预测火灾后建筑材料变形破坏的方法，属于材料安全性能领域。该方法包括：按国家标准制备测试试件，进行高温实验，对高温后建筑材料变形破坏进行测试，测试分为(1)预制无序分布的散斑点；(2)进行准静态单轴压缩试验，得到试件整体应力‑应变曲线；同时，利用DSCM测试数据分析系统处理，得到试件加载过程中的侧面横向应变云图；(3)进行统计分析，计算侧面横向应变云图应变标准差；(4)分析侧面横向应变场Vx变化曲线的转折点与试件整体应力‑应变曲线中峰值应力的关系。该方法建立了一个材料变形破坏的前兆指标，即侧面横向应变云图应变标准差，通过Vx转折点和峰值应力的关系，提出了预测高温后建筑材料变形破坏的方法。

技术领域

该发明属于材料安全性能领域，具体涉及一种预测火灾后建筑材料变形破坏的方法。

背景技术

随着城市人口居住的密集化和高层建筑的迅速发展，虽然预防火灾发生和消防的手段越来越先进，但火灾仍时有发生。一旦建筑物发生火灾，建筑材料性能严重恶化，建筑结构整体安全性迅速下降，甚至倒塌，造成巨大的生命财产损失。

水泥基材料作为最广泛的建筑材料，在火灾中直接与热源接触，经过高温作用，水泥基材料发生不同程度的变形破坏。因此研究高温作用后水泥基材料的变形破坏规律对于提高建筑抗火性能具有重要意义。国内外学者对高温作用后水泥基材料的破坏性能进行了深入研究，但大多研究高温后建筑材料的静态、动态强度和弹性模量等力学性能，并未给出高温后建筑材料变形破坏的前兆信息。另外，大多研究者以混凝土为研究对象，并未考虑水泥砂浆在火灾中最先受到高温作用的影响。因此，研究高温后水泥砂浆材料局部应变场演化规律，找到表征该材料变形破坏的前兆指标，可为预测高温后建筑材料失效提供重要的借鉴意义。

数字散斑相关方法(Digital Speckle Correlation Method，简称DSCM)是一种以数码相机或CCD摄像机等工具作为数字化图像采集设备，并利用数字图像处理分析技术，计算追踪不同阶段中数字化散斑图像几何点的坐标变换，从而实现位移量测以及变形分析的一种量测方法。其原理是通过匹配物体表面不同状态下的数字化散斑图像上的几何点，跟踪点的运动获得物体表面变形信息。目前，并没有将DSCM用于预测火灾后建筑材料变形破坏的研究。

发明内容

针对高温后建筑材料的变形破坏的研究不足，本发明提出了一种预测火灾后建筑材料变形破坏的方法，该方法利用数字散斑测试系统监测高温后建筑材料的变形破坏，提供破坏前的前兆信息。该方法建立了一个材料变形破坏的前兆指标，即侧面横向应变云图应变标准差，通过高温作用后水泥砂浆试件侧面应变场Vx变化曲线和试件整体应力-应变曲线的关系，提出了一种预测高温后建筑材料变形破坏的方法。

本发明的一种预测火灾后建筑材料变形破坏的方法，包括以下步骤：

步骤1，制备测试试件

(1)按照国家标准要求制备水泥砂浆试件；

(2)将制备的水泥砂浆试件，放入标准养护箱中养护，得到养护后的水泥砂浆试件，进行高温实验；

步骤2，高温实验

将养护后的水泥砂浆试件放入箱式电阻炉中，以升温速率为4～6℃/min，加热至800℃～1000℃，达到预设温度后保温3～4h，取出水泥砂浆试件自然冷却至常温，得到高温后的水泥砂浆试件；

步骤3，高温后建筑材料变形破坏测试

(1)在高温后的水泥砂浆试件一侧预制无序分布的散斑点；

(2)对高温后的水泥砂浆试件进行准静态单轴压缩试验，控制位移加载方式，得到试验数据，经过数据处理得到试件整体应力-应变曲线，从试件整体应力-应变曲线分析得到峰值应力σ_c；

同时，利用DSCM测试数据分析系统处理，得到试件加载过程中的侧面横向应变云图；